Задачи › Рычаги и простые механизмы

Система рычагов с двумя грузами

  1. Система рычагов с двумя грузами

    Курчатов 2023/24, 7 кл.
    5/10

    На рисунке приведена система рычагов. Все рычаги находятся в горизонтальном положении. Два груза массами \(m\) и \(M\) закреплены на тонких нерастяжимых невесомых нитях на плечах большого рычага и на соответствующих плечах малых рычагов, как показано на рисунке. Внутренние плечи малых рычагов связаны натянутой нерастяжимой невесомой нитью. Длины плеч всех рычагов отмечены на рисунке. Найдите отношение \(\dfrac{m}{M}\), если известно, что сила, действующая на левое плечо большого рычага, равна половине силы тяжести, действующей на груз массы \(m\).

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Для большого рычага запишите условие равновесия моментов относительно точки опоры. Затем для каждого малого рычага запишите моменты сил относительно его опоры.

    Ответ

    \(\dfrac{m}{M} = \dfrac{56}{33}\).

    Решение

    1) Обозначим силы, действующие на левое и правое плечи большого рычага, как \(T_1\) и \(T_2\) соответственно. Из условия равновесия для большого рычага получаем: \[T_1\cdot 3l = T_2\cdot 7l, \qquad T_2 = \frac{3}{7}T_1 .\] По условию \(T_1 = \dfrac{mg}{2}\), откуда \[T_2 = \frac{3}{14}\,mg .\]

    2) Запишем условия равновесия для малых рычагов, обозначив силу натяжения внутренней нити между плечами малых рычагов за \(T_3\): \[(mg - T_1)\cdot l = T_3\cdot l \quad\Rightarrow\quad \frac{mg}{2}\cdot l = T_3\cdot l,\] \[(Mg - T_2)\cdot 4l = T_3\cdot 3l \quad\Rightarrow\quad \left(Mg - \frac{3}{14}mg\right)\cdot 4l = T_3\cdot 3l .\] Откуда получаем: \[\frac{1}{2}mg = \frac{4}{3}Mg - \frac{4}{14}mg, \qquad \frac{11}{14}mg = \frac{4}{3}Mg, \qquad \frac{m}{M} = \frac{56}{33}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи