Дано:
Длина нити (l) = 80 см = 0.8 м
Масса шарика (m) = 50 г = 0.05 кг
а) Найти минимально возможное ускорение шарика в верхней точке:
В верхней точке движения центростремительная сила направлена вниз, и ускорение минимально, когда только компенсируется сила тяжести.
Центростремительная сила равна силе тяжести:
mv²/l = mg
v²/l = g
a = g
Ответ: Минимально возможное ускорение шарика в верхней точке равно ускорению свободного падения и составляет 9.81 м/с².
б) Найти минимально возможную скорость шарика в верхней точке:
Минимально возможная скорость в верхней точке также будет равна √(gl), как в предыдущем ответе.
v = √(gl)
v = √(9.81 м/с² * 0.8 м)
v ≈ 3.14 м/с
Ответ: Минимально возможная скорость шарика в верхней точке составляет приблизительно 3.14 м/с.
в) Найти минимальный вес шарика в нижней точке:
В нижней точке центростремительная сила направлена вверх, и ускорение минимально, когда только компенсируется сила тяжести.
mv²/l = mg
v²/l = g
m = v²l/g
m = (3.14 м/с)² * 0.8 м / 9.81 м/с²
m ≈ 0.203 кг
Ответ: Минимальный вес шарика в нижней точке составляет приблизительно 0.203 кг, или 203 г.