Вопрос задан 18.03.2025 в 19:46. Предмет Физика. Спрашивает Попадинець Віталій.

Через блок перекинута нить, к концам которой подвешены одинаковые гири массой M = 0.5 кг каждая. Какой дополнительный груз массой m надо положить на одну из гирь, чтобы они стали двигаться с ускорением a = 0,2 м/c.кв.? Массой блока и трением пренебречь. Нить невесома и нерастяжима.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Передистый Дима.

Для решения этой задачи мы воспользуемся законом второго Ньютона. Давайте подробно разберём ситуацию.

Дано:

  • Масса каждой гири: M=0.5кгM = 0.5 \, \text{кг},
  • Ускорение системы: a=0.2м/с2a = 0.2 \, \text{м/с}^2,
  • Масса блока и трение пренебрежимо малы,
  • Нить невесома и нерастяжима.

Требуется найти:

Дополнительный груз mm, который нужно добавить к одной из гирь.


Шаг 1: Анализ системы

Когда на одну из гирь кладётся дополнительный груз массой mm, возникает дисбаланс сил, который приводит к ускорению системы. Сила тяжести, действующая на грузы, определяется формулой:

Fg=mg,F_g = m \cdot g,

где g=9.8м/с2g = 9.8 \, \text{м/с}^2 — ускорение свободного падения.

На каждую гирю действуют силы тяжести вниз, а натяжение нити создаёт силу вверх. Разница сил на гирях вызывает ускорение системы.


Шаг 2: Запись уравнений для гирь

Для гири с дополнительным грузом M+mM + m:

F1=(M+m)gT,F_1 = (M + m) \cdot g - T,

где TT — натяжение нити.

Для гири без дополнительного груза MM:

F2=TMg.F_2 = T - M \cdot g.

Шаг 3: Уравнение движения

Согласно второму закону Ньютона, результирующая сила равна произведению массы на ускорение. Для всей системы из двух гирь с ускорением aa:

(M+m)gMg=(M+M+m)a.(M + m) \cdot g - M \cdot g = (M + M + m) \cdot a.

Шаг 4: Упростим выражение

Раскроем скобки:

(M+m)gMg=(2M+m)a.(M + m) \cdot g - M \cdot g = (2M + m) \cdot a.

Приведём подобные слагаемые:

mg=(2M+m)a.m \cdot g = (2M + m) \cdot a.

Шаг 5: Выразим mm

Разделим обе стороны на gg и упростим:

m=(2M)aga.m = \frac{(2M) \cdot a}{g - a}.

Шаг 6: Подставим значения

  • M=0.5кгM = 0.5 \, \text{кг},
  • a=0.2м/с2a = 0.2 \, \text{м/с}^2,
  • g=9.8м/с2g = 9.8 \, \text{м/с}^2.

Подставим в формулу:

m=(20.5)0.29.80.2.m = \frac{(2 \cdot 0.5) \cdot 0.2}{9.8 - 0.2}.

В числителе:

(20.5)0.2=0.2.(2 \cdot 0.5) \cdot 0.2 = 0.2.

В знаменателе:

9.80.2=9.6.9.8 - 0.2 = 9.6.

Итак:

m=0.29.60.0208кг.m = \frac{0.2}{9.6} \approx 0.0208 \, \text{кг}.

Ответ:

Дополнительный груз должен иметь массу m0.021кгm \approx 0.021 \, \text{кг} или 21г21 \, \text{г}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос