Задачи › Равновесие тел, моменты сил

Ромбическая конструкция с нитью

  1. Ромбическая конструкция с нитью

    Яан Калда, №11
    5/10

    Четыре длинных и четыре вдвое более коротких стержня шарнирно соединены друг с другом, образуя три одинаковых ромба. Один конец конструкции шарнирно прикреплён к потолку, к другому подвешен груз массы \(m\). Шарнир рядом с грузом соединён нитью с шарниром, расположенным выше. Найдите силу натяжения нити.

    Рисунок 12

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Решение

    Воспользуемся методом виртуальной работы1. В статической ситуации равнодействующая сила равна нулю, а значит, потенциальная энергия минимальна. Любое малое смещение не даёт изменения потенциальной энергии в первом порядке.

    Рассмотрим, что происходит, когда груз опускается на расстояние \(dh\). Потенциальная энергия уменьшится на \(-mg\,dh\). Расстояние между шарнирами при этом увеличится каждое на \(dh/3\), чтобы компенсировать увеличение длины. Это значит, что верёвка растягивается на \(dh/3\). Запасённая энергия тем самым равна \(T\,dh/3\).

    Приравняв эти изменения к нулю, получаем \[-mg\,dh+T\,dh/3 = 0\ \Longrightarrow\ \boxed{T = 3mg}.\]

    Сноски

    1. Если вы не знакомы с виртуальной работой, обратитесь к пояснению в пособии Калды. ↩

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи