Зачем ЕГЭ по физике требует законы Ньютона
Законы Ньютона лежат в основе почти всех заданий по механике. Без них сложно переходить к кинематике, динамике и астрофизике. Экзаменаторы знают это и регулярно включают проверку понимания. Ученик, владеющий этими правилами, сразу выделяется. Он видит скрытые силы, правильно определяет систему отсчёта, быстро подставляет значения. Времени на решение остаётся больше, а баллы приходят увереннее. Поэтому целенаправленная работа с законами Ньютона заметно повышает итоговый результат. Дополнительный бонус — ясное представление о движении вокруг нас. Оно пригодится и в вузе, и в быту.
Основные понятия: масса, сила, инерция
Перед задачами нужно освежить язык механики. Масса характеризует инертность тела, то есть сопротивление изменению скорости. Сила вызывает или гасит ускорение. Её изображают вектором, указывают модуль, направление и точку приложения. Инерция же — свойство сохранять скорость, пока внешнее воздействие отсутствует. Единицы измерения не забываем: килограмм, ньютон и метр в секунду квадрат. Следите за знаками плюс и минус, ведь сила — величина направленная. Поняв эти термины, легко читаются условия любой школьной задачи.
Первый закон Ньютона: тонкости формулировки
Часто школьники помнят текст, но упускают ключевые слова. Закон говорит: тело сохраняет скорость постоянной, если сумма сил равна нулю. Значит, движение по прямой равномерно, либо тело покоится. Однако покой — частный случай. В ЕГЭ любят ситуации с лифтом или вагоном метро. Какая сила компенсирует вес? Опора. Результат равен нулю, пассажир едет ровно. Помните ещё один момент: закон формулируют для инерциальных систем отсчёта. Земля даёт небольшое ускорение из-за вращения, но на уровне школьных расчётов им пренебрегают.
Второй закон Ньютона: расчёт ускорения
Главная рабочая лошадка экзамена — F = ma. Алгоритм прост. Сначала рисуем все силы, включая трение и реакцию опоры. Далее выбираем оси, один из векторов удобно взять положительным. Складываем проекции, приравниваем к произведению массы на ускорение. Если движение криволинейное, добавляем центростремительную силу. Будьте аккуратны с килограмм-силой: переводим в ньютоны умножением на 9.8. Некоторые задачи требуют нахождения массы через взвешивание в лифте. Тогда ускорение выражается через разность показаний весов. Тренируйтесь, меняя углы наклона плоскости и коэффициенты трения.
Третий закон Ньютона: взаимодействие тел
«Действие равно противодействию» — фраза знакома каждому. На практике главное не спутать пары сил. Они приложены к разным телам, равны по модулю, противоположны по направлению. Складка ошибок появляется при решении системы блоков. Ученику кажется, что натяжения на разных участках верёвки равны автоматически. Не всегда так: учитываем массу блока и трение в оси. В тестовой части любят вопрос о движении лодки от берега, когда человек прыгает. Сила толчка одна, но ускорения лодки и человека различаются из-за разных масс.
Типовые задачи ЕГЭ: выборка и стратегии
Самые популярные сюжеты легко свести к шести группам:
- Движение по горизонтали с трением.
- Наклонная плоскость с грузом и блоком.
- Два тела на верёвке через шкив.
- Кольцевая траектория и центростремительная сила.
- Падение в шахту или лифт.
- Импульсные столкновения с использованием третьего закона.
Начинайте с быстрой схемы. Чертите рисунок, обводите силы, пишите уравнение. Затем ищите связь между данными и искомой величиной. Если неизвестных несколько, добавляйте второй закон для каждого тела. Проверяйте размерность ответа, она часто спасает от потери баллов.
Распространённые ловушки и ошибки
Первая типичная ошибка — путаница между весом и силой тяжести. Вес действует на опору, а тяжесть — на центр масс тела. Вторая проблема — забытый минус при проекциях. Решение расползается, и итог негативен там, где должен быть ноль. Третья ловушка — представление трения как постоянной силы. На самом деле оно зависит от нормальной реакции. Скольжение прекращается, трение уменьшается. Ещё одна тонкость — неверно выбранная система отсчёта. Если платформа ускоряется, переходите к ней только после введения фиктивных сил.
План подготовки и полезные ресурсы
Составьте календарь до экзамена. Отведите две недели на повтор теории, затем посвящайте день в неделю решению полноценных вариантов. Каждые три дня прорабатывайте блок из десяти коротких задач, фиксируя время. Используйте тренажёры, сборники задачи Касьянова и Ошерова, а также открытый банк ФИПИ. Для контроля ошибок запишите сложные примеры в отдельный файл и возвращайтесь к ним еженедельно. Если нужна поддержка преподавателя, выбирайте онлайн курс подготовки к ЕГЭ с живыми вебинарами: https://el-ed.ru/. Финальный этап включает два пробных теста подряд, чтобы привыкнуть к длительной нагрузке. Накануне экзамена отдыхайте, повторяйте лишь формулы и коэффициенты трения для разных материалов.