Задачи › Математический и физический маятник

Бревно на канатах

  1. Бревно на канатах

    МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
    6/10

    Тяжёлое 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

    \(T = 2\pi\sqrt{l/g}\).

    Решение

    Отметим 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 \[T = 2\pi\sqrt{l/g}.\]

    Рисунок

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи