Задачи › Блоки и полиспасты

Деревянная заготовка на нитях

  1. Деревянная заготовка на нитях

    «Шаг в будущее» 2021/22, 10 кл.
    5/10

    Деревянную заготовку подвесили на лёгких нитях через систему блоков к горизонтальному потолку (см. рисунок). Нити привязаны к крючкам, которые вбиты в противоположные концы заготовки. Правая часть длинной нити вертикальна, а между двумя наклонными отрезками этой нити угол \(\alpha = 120^\circ\). Масса заготовки с крючками \(m = 2\) кг. Считая блоки невесомыми и пренебрегая трением нитей о блоки, найдите силы натяжения нитей.

    Рисунок

    Вариант 2: правая часть нити вертикальна и натянута с силой \(T = 20\) Н, левый наклонный отрезок нити составляет угол \(\alpha = 30^\circ\) с потолком. Найдите массу заготовки с крючками.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    Вариант 1: \(T_1 = \dfrac{mg}{1 + 2\cos(\alpha/2)} = 10\) Н (правая часть нити), \(T_2 = 2T_1\cos\dfrac{\alpha}{2} = 10\) Н (нить у левого крючка). Вариант 2: \(m = \dfrac{T(1 + 2\sin\alpha)}{g} = 4\) кг.

    Решение

    Нить лёгкая и блоки невесомы, поэтому натяжение одинаково по всей нити: \(T_1\) — в правой вертикальной части и в обоих наклонных отрезках, огибающих нижний блок. Наклонные отрезки симметричны относительно вертикали, каждый составляет с ней угол \(\alpha/2\). Сила, действующая на нижний блок со стороны нити, направлена вверх и равна \(2T_1\cos(\alpha/2)\); она уравновешена натяжением \(T_2\) нити у левого крючка: \(T_2 = 2T_1\cos(\alpha/2)\). Условие равновесия заготовки по вертикали: \(T_1 + T_2 = mg\). Отсюда \[T_1 = \frac{mg}{1 + 2\cos(\alpha/2)}, \qquad T_2 = \frac{2\cos(\alpha/2)\,mg}{1 + 2\cos(\alpha/2)}.\] При \(\alpha = 120^\circ\) и \(m = 2\) кг получаем \(T_1 = T_2 = 10\) Н.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи