Задачи › Центр масс, системы материальных точек

Бруски на пружине

  1. Бруски на пружине

    ВсОШ 1998/99, 11 кл.
    5/10

    На 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 \(\mu = 0{,}1\).

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    Расстояние между брусками уменьшится на 2 см.

    Решение

    Можно 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.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи