Через блок с неподвижной горизонтальной осью вращения перекинута нить, на которой висят грузы массой М = 6,0 кг и м = 3,0 кг. Модуль силы натяжения нити равен:
от

1 Ответ

дано:  
Масса груза M = 6,0 кг.  
Масса груза m = 3,0 кг.  
Ускорение свободного падения g = 9,81 м/с^2.

найти:  
Модуль силы натяжения нити T.

решение:  
1) Рассмотрим систему из двух грузов. Груз M будет действовать вниз с силой тяжести F_M, а груз m будет действовать вниз с силой тяжести F_m.

F_M = M * g = 6,0 кг * 9,81 м/с^2 = 58,86 Н.
F_m = m * g = 3,0 кг * 9,81 м/с^2 = 29,43 Н.

2) Из-за разной массы грузов система будет двигаться, и груз M будет опускаться, а груз m подниматься.

3) Обозначим ускорение системы как a. При движении грузов, на массу M действует сила тяжести и сила натяжения, поэтому уравнение движения груза M:

M * g - T = M * a (1).

4) Для груза m, который поднимается, имеем:

T - m * g = m * a (2).

5) Теперь выразим T из обоих уравнений. Из уравнения (1):

T = M * g - M * a (3).

Из уравнения (2):

T = m * g + m * a (4).

6) Приравняем выражения для T из (3) и (4):

M * g - M * a = m * g + m * a.

7) Переносим все слагаемые, содержащие a, в одну сторону, а все остальное - в другую:

M * g - m * g = M * a + m * a.

8) Вынесем a за скобки:

(M - m) * g = (M + m) * a.

9) Теперь найдем a:

a = (M - m) * g / (M + m).

10) Подставим значения:

a = (6,0 кг - 3,0 кг) * 9,81 м/с^2 / (6,0 кг + 3,0 кг).
a = 3,0 кг * 9,81 м/с^2 / 9,0 кг.
a = 29,43 / 9,0 = 3,27 м/с^2.

11) Теперь подставим найденное значение a обратно в одно из уравнений для T. Используем уравнение (4):

T = m * g + m * a.
T = 3,0 кг * 9,81 м/с^2 + 3,0 кг * 3,27 м/с^2.
T = 29,43 Н + 9,81 Н.
T = 39,24 Н.

ответ:  
Модуль силы натяжения нити равен 39,24 Н.
от