Бревно на канатах
6/10Тяжёлое круглое бревно подвесили за концы на двух канатах так, что расстояние между точками подвеса каждой верёвки равно диаметру бревна. Длина каждого вертикального участка канатов равна \(l\).
Определите период \(T\) малых колебаний системы в вертикальной плоскости, перпендикулярной бревну.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(T = 2\pi\sqrt{l/g}\).
РешениеОтметим горизонтальный диаметр \(AB = 2r\) бревна в момент, когда бревно проходит положение равновесия.
Рассмотрим теперь бревно в момент времени, когда нити подвеса отклонены от вертикали на какой-либо малый угол \(\alpha\) (рис. 187). Если проскальзывания нитей нет, то нетрудно из геометрических соображений получить, что отмеченный диаметр \(AB\) всегда в процессе колебания бревна остаётся горизонтальным. Действительно, если \(EF \perp DK\), то \(FK = 2r\operatorname{tg}\alpha \approx 2r\alpha\). Но \(BD \approx FK/2 \approx r\alpha\). Следовательно, как и указывалось, \(\angle BOD = \alpha\).
Так как диаметр \(AB\) с течением времени остаётся горизонтальным, то бревно движется плоскопараллельно, т. е. скорости всех его точек одинаковы в каждый данный момент времени. Поэтому движение бревна синхронно колебанию математического маятника с длиной подвеса \(l\). Таким образом, период малых колебаний бревна равен \[T = 2\pi\sqrt{l/g}.\]

Похожие задачи
- Качели с неравными верёвками МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Планета «Туймаада» 1995/96, 11 кл.
- Часы с маятником на высоте «Бельчонок» 2014/15, 11 кл.
- Ускорение шарика в крайнем положении «Надежда энергетики» 2017/18, 11 кл.
- Импульс силы натяжения нити маятника МОШ 2018/19, 11 кл.
- Ведро с вытекающей водой «Надежда энергетики» 2019/20, 10 кл.