Задачи › Равновесие тел, моменты сил

Груз на нити и пружине

  1. Груз на нити и пружине

    Всесибирская 2020/21, заключительный этап, 10 кл. · №25264

    Груз присоединили к двум гвоздикам, расположенным на одной высоте на расстоянии \(2l\) друг от друга. С одним гвоздиком его соединили нитью длиной \(l\), а с другим — пружиной жёсткостью \(k\), имеющей в недеформированном состоянии длину \(l\). Груз отпустили. Определите его массу, если при равновесии груза нить и пружина образовали угол \(90^\circ\). Нить и пружина невесомые, нить нерастяжимая. Ускорение свободного падения \(g\).

    ▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
    Подсказка

    Нить, пружина и расстояние между гвоздиками образуют прямоугольный треугольник: найдите по нему углы и длину пружины, затем запишите баланс сил по двум осям.

    ▶ОтветСкрыть: ответ
    Ответ

    \(m=\dfrac{2kl(\sqrt3-1)}{g}\).

    ▶РешениеСкрыть: решение
    Решение

    Поскольку катет образованного прямоугольного треугольника в 2 раза меньше гипотенузы, пружина находится под углом \(30^\circ\) к горизонтали. Длина растянутой пружины равна \(l\sqrt3\), сила её натяжения \(T_1=kl(\sqrt3-1)\).

    Если сила натяжения нити \(T_2\), то баланс сил, действующих на груз, по горизонтали: \[T_1\cos30^\circ=T_2\cos60^\circ,\] по вертикали: \[T_1\sin30^\circ+T_2\sin60^\circ-mg=0.\] Отсюда \(m=2kl(\sqrt3-1)/g\).

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиНашли ошибку?

Похожие задачи