Три блока и безмен
Имеется система из трёх блоков, массы двух из них известны: \(m\) и \(2m\) (см. рисунок). При какой массе третьего блока \(m_1\) система будет находиться в равновесии? Какими будут при этом показания пружинного безмена Б (пружинных весов, позволяющих измерять массу подвешенного к ним груза)?

▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаЗапишите условие равновесия для каждого блока по отдельности. Нить, охватывающая нижний блок, держит его двумя своими концами.
▶ОтветСкрыть: ответ
Ответ\(m_1 = \dfrac{m}{2}\); безмен покажет \(3m\).
▶РешениеСкрыть: решение
РешениеЧтобы блок массой \(m\) был в равновесии, сила натяжения \(T\) нити, охватывающей этот блок, должна быть равна половине силы тяжести, действующей на этот блок: \[T = \frac{1}{2}\,mg.\] На блок массой \(m_1\) действуют сила тяжести \(m_1 g\) и сила \(T\) со стороны нити, прикреплённой к его оси (эти силы направлены вниз), и две силы \(T\), направленные вверх. Чтобы этот блок находился в равновесии, должно быть выполнено условие \[T + m_1 g = 2T.\] Отсюда \[m_1 g = T = \frac{1}{2}\,mg, \qquad m_1 = \frac{1}{2}\,m.\] Следовательно, третий блок должен иметь массу, равную половине массы нижнего блока.
Сила натяжения нити, действующая на безмен, равна сумме сил, действующих вниз на верхний блок. На него действуют сила тяжести \(2mg\) и две силы \(T\) натяжения нити, охватывающей этот блок: \[2mg + 2T = 3mg.\] Поэтому показания безмена составят \(3m\).
Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.
Похожие задачи
- Выигрыш в силе от подвижных блоков Курчатов 2013/14, отборочный этап, 8 кл.
- Человек на платформе с блоками «Шаг в будущее» 2018/19, отборочный этап, 11 кл.
- Муравей и слон на блоках Курчатов 2021/22, заключительный этап, 7 кл.
- Система подвижных блоков Курчатов 2023/24, отборочный этап, 7 кл.
- Равновесие трёх блоков Росатом 2024/25, отборочный этап, 8 кл.
- Блоки на яхтах МОШ 2010/11, отборочный этап, 8 кл.