Содержание курса

Почвоведение: системный подход

Задача № 8

Через невесомый блок перекинута невесомая нерастяжимая нить, к концам которой подвешены два груза массами 1 кг и 2 кг. На второй груз положен перегрузок массой 0,5 кг. Найти вес перегрузка. Ускорение свободного падения считать равным 9,8 м/с.

Решение

Систему отсчёта связываем с блоком. Движение происходит только в одном направлении – значит, достаточно одной координатной оси. Направим ось  вертикально вниз. На рисунке указываем все силы, действующие на все тела системы.

Сила натяжения нити одинакова по всей длине. Как всегда, указание сил начинаем с силы тяжести – она всегда действует вертикально вниз. Сила натяжения нити направлена вертикально вверх. Кроме этого тела, существует взаимодействие тел  и . Часто ошибочно считают, что на тело  действует дополнительно сила . Следует вспомнить про силу, которая называется вес. Как известно, вес – сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Вес численно равен силе тяжести только в некоторых случаях, но в любом случае – сила тяжести приложена к телу, а вес – к опоре, на которой это тело находится. В данном случае опорой является тело  и на него действует вес . При этом на тело  со стороны опоры, по третьему закону Ньютона, действует точно такая же по модулю сила . Ускорения, с которыми движутся все тела, одинаковы вследствие нерастяжимости нити.

Составим уравнение второго закона Ньютона в векторном виде:

.

Ускорение тел справа от блока направлено вниз, поскольку по условию задано, что масса тела справа от блока больше, чем масса тела слева. Соответственно, ускорение первого тела направлено вверх. В проекциях на оси координат уравнения будут иметь вид:

.

При этом сила нормальной реакции опоры  по модулю равна весу . Тогда в системе уравнений остаются три неизвестных: сила натяжения нити, ускорение и вес перегрузка. Вычитаем из второго уравнения первое. При этом уничтожаются силы натяжения нити:

.

Затем полученное уравнение складываем с последним уравнением системы. В результате избавляемся от всех неизвестных, кроме ускорения:

.

Если ускорение известно, то это значение можно подставить в последнее уравнение и получить вес тела:

.

Ответ: вес перегрузка равен 2,8 Н.


Предыдущая страница: Задача № 7