Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 11939

Через неподвижный блок перекинута невесомая нерастяжимая нить, с одного конца которой подвешен груз массой m1 = 2,5 кг, а на второй конец нити подвешен груз массой m2 = 3,6 кг. С каким ускорением будет двигаться груз m2? Куда он будет двигаться? Если он будет двигаться вверх, в ответ запишите значение ускорения со знаком "-", если он будет двигаться вниз, ответ запишите со знаком "+".


Решение и ответ:
Ответ: ≈1,803
в виде формулы:1.8032786885246

Расставим силы, действующие на тела: на груз m1 действуют сила натяжения нити T1 и сила тяжести FT1, на груз m2 действуют сила натяжения нити T2 и сила тяжести FT2.Так как груз m2 тяжелее груза m1, то он перевесит, таким образом m1 будет двигаться вверх, при этом груз m2 будет двигаться вниз.
Используем второй закон Ньютона для груза m1: a1 =
ΣF
m1
=
FT1 + T1
m1
. Пусть положительным является направление вверх. Тогда проекции данного уравнения будут такими: a1 =
-FT1 + T1
m1
.
По условия задачи нить невесомая и нерастяжимая, а значит грузы m1 и m2 в любой момент времени движутся с равными по значению скоростями и ускорениями (то есть a1 = a2), только их движение направлено в разные стороны.
Рассмотрим груз m2. По второму закону Ньютона: a2 =
FT2 + T2
m2
. Проекции данного уравнения будут такими: -a2 =
-FT2 + T2
m2
, откуда: a2 =
FT2 - T2
m2
.
Так как про сам неподвижный блок ничего не сказано, то можно считать, что сила трения в нём пренебрежима мала и масса блока тоже столь мала, что не влияет на движение грузов m1 и m2. Таким образом уравнение для неподвижного блока записывать не будем.
По третьему закону Ньютона, сила T1 с которой нить действует на груз m1 будет равна силе T2 с которой нить действует на груз m2. Таким образом T1 = T2 = T.
Учтём это и приравняем уравнения для ускорений грузов:
-FT1 + T
m1
=
FT2 - T
m2
, откуда получим: m2×(-FT1 + T) = m1×(FT2 - T), после чего: -m2×FT1 + m2×T = m1×FT2 - m1×T.
Выразим из уравнения величину силы натяжения нити: m2×T + m1×T = m2×FT1 + m1×FT2, далее: T(m1 + m2) = m2×m1×g + m1×m2×g, и: T =
2×m1×m2×g
m1 + m2
=
2×2,5×3,6×10
2,5 + 3,6
29,5 Н.
Теперь подставим это значение в уравнение ускорения для груза m2: a2 =
-m2×g + T
m2
=
3,6×10 - 29,5
3,6
1,803
м
с2
.
Так как груз m2 движется вниз, то в ответ данное значение мы запишем со знаком "+", как это требуется в условии задачи. Таким образом, в ответ надо ввести "1,803".


Похожие задачи: 13520, 12237, 11936, 14861, 14662.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №14662:
(Решение с недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик не показал на рисунке направление силы тяжести, действующей на каждый из грузов. В конце не указал знак ускорения, хотя в задаче указано, что надо сделать такой анализ; так же не указано, что груз m1 тяжелее груза m2, потому он будет двигаться вниз, а груз m2 - вверх. Верный ответ, недостатки в решении.
Задача №14861:
(Не оценено) Комментарий к решению: Учение верно решил задачу, но в условии указано про то, что если груз движется вверх, то ответ должен быть с минусом, нигде про это в решении ученик не написал.
Задача №11936:
Не оценено.

Нашли ошибку? Сообщите нам!
Не хватает табличных данных? Посмотрите в справочнике!

Тема: Динамика.