Задачи › Рычаги и простые механизмы

Система рычагов с двумя грузами

  1. Система рычагов с двумя грузами

    Курчатов 2023/24, 8 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

    Запишите условия равновесия сначала для большого рычага (найдите натяжение его правого плеча), затем для каждого малого рычага, учитывая натяжение внутренней нити между ними.

    Ответ

    \(\dfrac{m}{M} = \dfrac{112}{53}\).

    Решение

    1) Обозначим силы, действующие на левое и правое плечи большого рычага, как \(T_1\) и \(T_2\) соответственно. Из условия равновесия большого рычага: \[T_1 \cdot 4l = T_2 \cdot 7l, \qquad T_2 = \frac{4}{7}\,T_1.\] По условию \(T_1 = \dfrac{mg}{2}\), откуда \(T_2 = \dfrac{2}{7}\,mg\).

    2) Запишем условия равновесия малых рычагов, обозначив силу натяжения внутренней нити между их плечами через \(T_3\): \[\left(mg - T_1\right) l = T_3\, l \quad\Rightarrow\quad \frac{mg}{2}\, l = T_3\cdot 2l,\] \[\left(Mg - T_2\right) 4l = T_3\cdot 3l \quad\Rightarrow\quad \left(Mg - \frac{2}{7}\,mg\right) 4l = T_3\cdot 3l.\] Откуда \[\frac{1}{4}\,mg = \frac{4}{3}\,Mg - \frac{8}{21}\,mg, \qquad \frac{53}{84}\,mg = \frac{4}{3}\,Mg, \qquad \frac{m}{M} = \frac{112}{53}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи