Дано:
- масса каждого бруска m (массa одинаковая для всех),
- приложенная сила F,
- начальная конфигурация: три бруска (1, 2 и 3) на одной нити, а четвертый брусок (4) отдельно,
- новая конфигурация: бруски 1 и 2 вместе, брусок 3 теперь на бруске 2.
Найти:
как изменится сила натяжения нити T при изменении конфигурации.
Решение:
1. Рассмотрим первоначальную конфигурацию: бруски 1, 2 и 3 связаны между собой и движутся под действием силы F.
- Общая масса системы в первоначальной конфигурации:
M1 = 3m (бруски 1, 2 и 3).
- Ускорение a1 системы (по второму закону Ньютона):
a1 = F / (3m).
- Сила натяжения T1 в нити между брусками 2 и 3:
T1 = m * a1 = m * (F / (3m)) = F / 3.
2. Теперь рассмотрим новую конфигурацию: бруски 1 и 2 связаны, а брусок 3 находится на бруске 2.
- Общая масса системы теперь:
M2 = 2m + m = 3m.
- Ускорение a2 системы (по тому же принципу):
a2 = F / (3m).
- Сила натяжения T2 в нити между брусками 2 и 3:
T2 = m * a2 = m * (F / (3m)) = F / 3.
Сравнив результаты:
T1 = F / 3 и T2 = F / 3.
Ответ:
Сила натяжения нити не изменится и останется равной F / 3.