Модель самолета массой 280 г закреплена на нити и вращается в горизонтальной плоскости с угловой скоростью 7 рад/с. Найти, на какой угол отклонится нить от вертикали. Длина нити – 60 см
от

1 Ответ

Дано:
m = 280 г = 0.28 кг
ω = 7 рад/с
l = 60 см = 0.6 м

Найти:
Угол отклонения нити от вертикали

Решение:
Момент инерции модели самолета относительно точки крепления:
I = m * l^2

Мгновенный момент силы натяжения нити:
M = I * α
где α - угловое ускорение

Угловое ускорение связано с угловой скоростью:
α = ω^2 / l

Тогда момент силы натяжения нити:
M = m * l^2 * ω^2 / l = m * l * ω^2

Момент силы натяжения создает угловое ускорение, направленное к центру вращения:
M = T * l * sin(θ),
где θ - угол отклонения нити от вертикали

Так как сила натяжения нити и радиус-вектор параллельны, получаем:
T * l = m * l * ω^2

Отсюда находим силу натяжения нити:
T = m * ω^2

Проекция второго закона Ньютона на ось нити:
T * sin(θ) = m * g

Подставляем найденное значение силы натяжения:
m * ω^2 * sin(θ) = m * g

Упрощаем и находим угол отклонения нити от вертикали:
sin(θ) = g / ω^2
θ = arcsin(g / ω^2)

Подставляем значения и рассчитываем:
θ = arcsin(9.8 / 7^2)
θ = arcsin(9.8 / 49)
θ ≈ arcsin(0.2)
θ ≈ 11.54 градуса

Ответ: угол отклонения нити от вертикали примерно равен 11.54 градуса.
от