Бруски на пружине
5/10На горизонтальном столе на расстоянии \(l_0 = 50\) см друг от друга находятся бруски массами \(m\) и \(12m\), к которым прикреплена пружина (рис. 48.11). Вначале пружина недеформирована. Затем бруски раздвинули вдоль поверхности стола, увеличив расстояние между ними на 32 см, и отпустили без начальной скорости. На сколько и как изменится (увеличится или уменьшится) по сравнению с \(l_0\) расстояние между брусками после прекращения движения? Считать, что бруски и ось пружины находятся всегда на одной прямой. Известно, что подвешенный на этой пружине брусок массой \(m\) растягивает ее на \(a = 30\) см. Коэффициент трения скольжения между брусками и столом \(\mu = 0{,}1\).

▶Показать разборСкрыть разбор
ОтветРасстояние между брусками уменьшится на 2 см.
РешениеМожно показать, что брусок массой \(12m\) останется в покое. Брусок массой \(m\) будет совершать затухающие колебания. Его отклонения \(A_n\) и \(A_{n-1}\) от положения равновесия можно найти из закона сохранения энергии \[\dfrac{kA_{n-1}^2}{2} - \dfrac{kA_n^2}{2} = \mu mg(A_{n-1} + A_n).\] Отсюда с учетом того, что \(mg = ka\), \(A_{n-1} - A_n = 2\mu a = 6\) см \(=\text{const}\). Имеем последовательность отклонений: \(A_1 = 32\) см, \(A_2 = 26\) см, \(A_3 = 20\) см, \(A_4 = 14\) см, \(A_5 = 8\) см, \(A_6 = 2\) см (справа). Расстояние бруска массой \(m\) от положения равновесия, при котором брусок уже никуда не сдвигается (зона застоя), определяется величиной \(2\mu a = 6\) см. Это значит, что брусок остановится, когда отклонение равно \(A_6\).
Итак, расстояние между брусками уменьшится на 2 см.
Похожие задачи
- Центр масс картонной фигуры СПбГУ 2010/11, 9 кл.
- Лист бумаги и центр тяжести Санкт-Петербургская 2014/15, 8 кл.
- Удав, слон и попугай МОШ 2015/16, 9 кл.
- Центр тяжести плоского тела Интернет-олимпиада 2017/18, 7 кл.
- Вариации на тему! (экспериментальный тур) Максвелл 2017/18, 8 кл.
- Неоднородная разминка Белорусская 2021/22, 9 кл.