Задачи › Сила упругости, пружины и их соединения

Конструкция из резинок

  1. Конструкция из резинок

    Санкт-Петербургская 2015/16, 7 кл.
    5/10

    Снизу к висящему отрезку резинки можно подвесить массу, которая в \(M = 5\) раз больше массы самой резинки. При незначительном увеличении массы подвешенного груза резинка рвется. У экспериментатора есть \(N = 74\) резинки и он может надежно скреплять концы любого количества резинок. Конструкцию какой максимальной длины можно собрать, чтобы ее можно было подвесить за один конец и она не рвалась? Примечание: если резинки соединены параллельно, то силу натяжения в них можно считать одинаковой.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Одна резинка выдерживает вес пяти резинок. Соединяйте резинки последовательно и параллельно, сравнивая нагрузку на верхнюю резинку с пределом и суммарный вес с количеством имеющихся резинок.

    Ответ

    Максимальная длина конструкции — 18 резинок.

    Решение

    Одна резинка выдерживает вес пяти резинок, поэтому можно подвесить 6 резинок одну под другой. Седьмую подвесить нельзя, но верхнюю резинку можно заменить на две параллельные: тогда нагрузка на каждую будет \(3mg\), и они не порвутся. Дальше последовательно наращивают конструкцию, каждый раз заменяя верхние звенья на параллельные группы (обозначения — число звеньев в параллели и их общий вес):

    • длина 7, вес 8, нагрузка на верхнюю резинку 3;

    • длина 9, вес 12, нагрузка 5;

    • длина 11, вес 18, нагрузка 5;

    • длина 12, вес 22, нагрузка 4,5;

    • длина 13, вес 27, нагрузка 4,4;

    • длина 14, вес 33, нагрузка 4,5;

    • длина 15, вес 40, нагрузка 4,7;

    • длина 16, вес 48, нагрузка 5;

    • длина 17, вес 58, нагрузка 4,8;

    • длина 18, вес 70, нагрузка 4,83.

    Девять резинок в верхнем звене не подходят, так как нагрузка \(48/9 > 5\); одиннадцать тоже. Дальше резинки кончаются. Ответ — длина 18; 4 резинки остаются лишними.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи