Тема . №26 Механика (Расчетная задача высокого уровня сложности+обоснование)
.03 Законы сохранения в механике
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №26 механика (расчетная задача высокого уровня сложности+обоснование)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#27046

Маленький шарик массой m подвешен на нити и колеблется в вертикальной плоскости с угловой амплитудой φ0 =arccos0,8  .
1) Найти минимальную силу натяжения нити при колебаниях.
2) Найти максимальную силу натяжения нити при колебаниях.
3) Найти касательное ускорение шарика в момент, когда сила натяжения нити в 1,5 раза больше её минимального значения.
(«Физтех», 2016, 10–11 )

Показать ответ и решение

Запишем второй закон Ньютона:

m ⃗g+ ⃗T =m ⃗a,

где T  – сила натяжения нити,      2
a = v∕l  – центростремительное ускорение, v  – скорость шарика, l  – длина нити.
Пусть α  – угол между вертикалью и силой натяжения нити. Тогда второй закон Ньютона в проекции на ось, совпадающую с осью движения шарика, запишется в виде:

               2
mg cosα − T = mv-
              l

Запишем также закон сохранения энергии

               mv2-                mv2-
mgl(1− cosφ0) =  2  +mgl(1− cosα)⇒   l  =2mg (cosα − cosφ0)

Тогда второй закон Ньютона запишется в виде

T − mg cosα= 2mg (cosα − cosφ0)⇒ T = 3mg cosα − 2mg cosφ0

1) Минимальная сила натяжения будет при α = φ0

T1 = mgcosφ0 = 0,8mg

2) Максимальная при α = 0∘

T1 =3mg − 2mg cosφ0 =1,4mg

3) По условию T3 =1,5T1 = 1,2mg  . Найдем угол между вертикалью и силой натяжения нитью β  , тогда

(
||||ma τ = mg sinβ
{             mv21
|||T3−2mg cosβ =  l           2
|(mv-1= mgl(cosβ− cosφ0) ⇒ mv-1= 2mg(cosβ− cosφ0)
   2                      l

Из последних двух уравнений

                              T3 +2mg cosφ0  1,2mg + 1,6mg   2,8mg   14
T3 = 3mgcosβ− 2mg cosφ0 ⇒ cosβ =-----3------= ------3------= --3-- = 15

Откуда sinβ

      ∘ --------  √ --
sin β =  225−-196= --29
          225      15

Откуда aτ

     √29
aτ = -15 g
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!