Три силы на одной прямой
3/10На тело вдоль одной прямой действуют силы \(f_1\), \(f_2\) и \(f_3\), равнодействующая которых равна \(F = 20\) Н. Если направление силы \(f_1\) изменить на противоположное (не меняя величину), равнодействующая трёх сил не изменит направление, но уменьшится на \(\Delta F_1 = 8\) Н. Если изменить направление силы \(f_2\), равнодействующая изменит направление и уменьшится на \(\Delta F_2 = 6\) Н. Найти величину и направление (по отношению к силе \(F\)) сил \(f_1\), \(f_2\) и \(f_3\).
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСчитайте силы положительными, если они направлены так же, как \(F\), и составьте систему из трёх уравнений для каждого из случаев.
Ответ\(f_1 = 4\) Н, направлена так же, как \(F\); \(f_2 = 17\) Н, направлена так же, как \(F\); \(f_3 = 1\) Н, направлена противоположно \(F\).
РешениеБудем считать силы положительными, если они направлены так же, как \(F\). Тогда исходное условие и первое условие дают \[f_1 + f_2 + f_3 = F, \qquad -f_1 + f_2 + f_3 = F - \Delta F_1.\] Вычитая второе уравнение из первого: \[2f_1 = \Delta F_1 \quad\Rightarrow\quad f_1 = \frac{\Delta F_1}{2} = 4\ \text{Н} \quad\text{(направлена как }F\text{)}.\] Для второго условия (направление \(f_2\) изменено, равнодействующая стала \(-(F-\Delta F_2)\)): \[f_1 + f_2 + f_3 = F, \qquad f_1 - f_2 + f_3 = -(F - \Delta F_2).\] Вычитая второе уравнение из первого, получаем \[2f_2 = 2F - \Delta F_2 \quad\Rightarrow\quad f_2 = F - \frac{\Delta F_2}{2} = 17\ \text{Н} \quad\text{(направлена как }F\text{)}.\] Из первого условия \[f_3 = F - f_1 - f_2 = \frac{\Delta F_2 - \Delta F_1}{2} = -1\ \text{Н},\] то есть \(f_3 = 1\) Н, направлена противоположно \(F\).
Похожие задачи
- Две лодки у пристани Ведомственная 2011/12, 9 кл.
- Пакет с яблоками на двух весах Курчатов 2013/14, 7 кл.
- Груз в лифте Ведомственная 2013/14, 9 кл.
- Подъём груза с массивным канатом Физтех 2014/15, 10 кл.
- Натяжение каната при подъёме груза Физтех 2014/15, 10 кл.
- Упругая сила в стержне «Бельчонок» 2014/15, 10 кл.