Шар падает, клин едет, а угол нити не меняется | Физтех 2021

Разбор задачи Физтеха 2021 по физике (11 класс, задача 1): клин, блок и шар на нити. Система едет, а угол нити не меняется — и именно эта фраза из условия решает всю задачу. Подробный разбор на полчаса: кинсвязь через систему отсчёта клина, ромб ускорений, проекции, второй закон Ньютона на ось, где не мешает натяжение, и проверка каждого ответа вторым способом.

⚡ Сайт с кучей физики: https://botay.pro
⚡ Telegram-канал Глеба Орла: https://t.me/gleborel

Условие.
Клин находится на горизонтальной поверхности стола. Лёгкая нерастяжимая нить, перекинутая через укреплённый на клине лёгкий блок, привязана к небольшому по размерам шару и стене. Систему удерживают в покое, отведя шар в сторону так, что нить составляет угол α (cos α = 3/5) с горизонтом, участок нити CA горизонтален, шар находится на расстоянии H от стола. Затем систему отпускают, она движется, при этом угол α наклона нити к горизонту не изменяется.
1) Под каким углом к горизонту направлено ускорение шара? Найти значение любой тригонометрической функции этого угла.
2) Найти ускорение клина. Ответ выразить через ускорение свободного падения g.
3) Найти отношение массы шара к массе клина.
4) Через какое время шар достигнет стола?
Трением в системе пренебречь. Все точки системы перемещаются в вертикальной плоскости. Клин не переворачивается. Шар достигает стола раньше, чем клин доезжает до стены.