Задачи › Динамика блоков и нитей

Блок и соскальзывающие грузы

  1. Блок и соскальзывающие грузы

    МОШ 2025/26, 10 кл.
    6/10

    Блоки в системе, изображённой на рис. 1, идеальные, нить невесомая и нерастяжимая. К подвижному блоку присоединён груз массой \(2m = 200\) г. Каждый из одинаковых грузов массой \(m = 100\) г представляет собой цилиндр, по оси которого просверлено отверстие небольшого диаметра, через которое пропущена нить, обработанная специальной смазкой, так что трение между грузом и нитью можно считать вязким. Сила вязкого трения даётся формулой \(F = \alpha u\), где \(u\) "— скорость нити относительно груза, коэффициента пропорциональности \(\alpha = 0{,}25\) кг/c. В начальный момент времени грузы удерживаются, при этом крайние грузы находятся на одинаковой высоте над Землёй, нить не натянута и не провисает. В некоторый момент времени грузы отпускают. Длина нити достаточно велика, так что можно считать, что в процессе движения грузы массой \(m\) не соскальзывают с нити. Отрезки нити, не лежащие на блоках при движении всё время остаются вертикальными.

    Рисунок
    1. Чему равна сила натяжения нити в момент, когда крайний левый груз движется с ускорением \(\dfrac{g}{2} = 5\) м/с\(^2\). Ответ дайте в Ньютонах, округлите до десятых.

    1. На какое расстояние относительно начального положения опускается груз массой \(2m\) к тому моменту, когда крайний левый груз проходит 10 см от начального положения? Ответ дайте в см, округлите до целого.

    2. До какой максимальной скорости разгоняется груз массой \(2m\) в процессе движения? Ответ дайте в м/с, округлите до целого.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Запишите второй закон Ньютона для крайнего груза и для участка нити внутри него: масса нити нулевая, а значит, сила трения и натяжение связаны особенно просто. Как тогда связаны ускорения блока и крайних грузов?

    Ответ

    1) \(T = \dfrac{mg}{2} = 0{,}5\) Н;  2) \(S = 10\) см;  3) \(v_A = \dfrac{mg}{2\alpha} = 2\) м/с.

    Решение

    Следует записать уравнения второго закона Ньютона для одного из крайних грузов, для среднего груза, а также для участка нити, находящегося внутри одного из крайних грузов. Следует учесть, что скорость любого конца нити равна по модулю скорости подвижного блока. Из полученной системы уравнений следует равенство ускорений блока и крайних грузов в любой момент времени, а также равенство силы натяжения нити и силы вязкого трения.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи