Задачи › Математический и физический маятник

Силы и ускорение маятника

  1. Силы и ускорение маятника

    ЕГЭ 2014, 11 кл.
    3/10

    Маленький шарик, подвешенный к потолку на лёгкой нерастяжимой нити, совершает колебания в вертикальной плоскости. Максимальное отклонение нити от вертикали составляет угол \(\alpha = 60^\circ\). Сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к шарику в тот момент, когда шарик движется влево-вверх, а нить образует угол \(\beta = 30^\circ\) с вертикалью (см. рисунок). Покажите на этом рисунке, куда направлено в этот момент ускорение шарика (по нити, перпендикулярно нити, внутрь траектории, наружу от траектории). Ответ обоснуйте. Сопротивление воздуха не учитывать.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Ускорение складывается из центростремительной и касательной составляющих; касательная составляющая дает проекция силы тяжести.

    Ответ

    На шарик действуют сила тяжести \(m\vec g\), направленная вертикально вниз, и сила натяжения нити \(\vec T\), направленная вдоль нити к точке подвеса. Ускорение шарика направлено внутрь траектории правее направления силы \(\vec T\).

    Решение

    1. К шарику приложены сила тяжести \(m\vec g\), направленная вертикально вниз, и сила натяжения нити \(\vec T\), направленная по нити вверх (к точке подвеса). Ускорение шарика \(\vec a\) направлено внутрь траектории правее направления силы \(\vec T\). 2. В промежуточной точке скорость \(\upsilon \ne 0\), поэтому у шарика есть центростремительное ускорение \(a_\text{ц} \ne 0\), направленное к центру окружности, по которой движется шарик. 3. Проекция ускорения шарика на касательную к окружности равна по модулю \(g\sin\beta\). Поэтому у шарика есть касательная составляющая ускорения \(a_\tau \ne 0\), направленная в сторону положения равновесия. 4. Ускорение \(\vec a = \vec a_\text{ц} + \vec a_\tau\) направлено внутрь траектории правее направления силы \(\vec T\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи