Стержень на двух нитях
5/10К концу свободно висящего стержня на двух нитях длиной \(l_1 = 7\) см и \(l_2 = 11\) см подвешены шарики массами \(m_1 = 56\) г и \(m_2 = 28\) г (рис. 39).
Определите угловую скорость \(\omega\), с которой надо вращать стержень вокруг вертикальной оси, чтобы он не отклонялся от вертикального положения.

▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(\omega = g^{1/2}\left(\dfrac{m_1^2 - m_2^2}{m_1^2l_1^2 - m_2^2l_2^2}\right)^{1/4} \approx 14\) рад/с.
РешениеПусть правая нить отклонилась на угол \(\beta\) от вертикали, а левая — на угол \(\alpha\) (рис. 177). Чтобы стержень не отклонялся от вертикального положения, необходимо выполнение равенства \[T_1\sin\alpha = T_2\sin\beta, \qquad(1)\] где \(T_1\), \(T_2\) — силы натяжения соответствующих нитей.
Запишем уравнения движения обоих тел в вертикальном и горизонтальном направлениях: \[T_1\sin\alpha = m_1\omega^2l_1\sin\alpha,\qquad T_1\cos\alpha = m_1g,\] \[T_2\sin\beta = m_2\omega^2l_2\sin\beta,\qquad T_2\cos\beta = m_2g.\] Решив полученную систему уравнений с учётом (1), найдём \[\omega = g^{1/2}\left(\frac{m_1^2 - m_2^2}{m_1^2l_1^2 - m_2^2l_2^2}\right)^{1/4} \approx 14\text{ рад/с}.\]

Похожие задачи
- Шарик на нити ВсОШ 1991/92, 11 кл.
- Самолёт на вираже ВсОШ 1993/94, 9 кл.
- Шарик на нити, поднимающийся не выше точки подвеса Физтех 2011/12, 11 кл.
- Шарик на двух нитях при вращении Физтех 2015/16, 9 кл.
- Груз на конце вращающегося каната Физтех 2016/17, 9 кл.
- Нагрузка на руки гимнаста «Шаг в будущее» 2016/17, 8 кл.