Грузик, подвешенный на нити, вращается в вертикальной плоскости. В нижней точке скорость груза равна 10м/с, а в верхней точке 8м/с. Определить длину нити, на которой вращается груз.
назад от

1 Ответ

Дано:
- Скорость груза в нижней точке v1 = 10 м/с
- Скорость груза в верхней точке v2 = 8 м/с
- Ускорение свободного падения g ≈ 9.81 м/с²

Найти:
1. Длину нити L.

Решение:

1. В нижней точке груза действует центробежная сила и сила тяжести, которая направлена вниз. В верхней точке центробежная сила и сила тяжести действуют в одну сторону.

2. Рассмотрим уравнение движения для груза в нижней и верхней точках.

   В нижней точке:
   F_c = T - mg,
   где T — натяжение нити, m — масса груза, F_c — центробежная сила.
   
   Центробежная сила:
   F_c = mv1^2 / L.

   Подставим в уравнение:
   mv1^2 / L = T - mg.

3. В верхней точке:
   F_c' = T' + mg,
   где T' — натяжение нити в верхней точке, F_c' — центробежная сила в верхней точке.

   Центробежная сила:
   F_c' = mv2^2 / L.

   Подставим в уравнение:
   mv2^2 / L = T' + mg.

4. Теперь у нас есть две системы уравнений. Мы можем выразить T и T':

   T = mv1^2 / L + mg,
   T' = mv2^2 / L - mg.

5. Приравняем T и T':
   mv1^2 / L + mg = mv2^2 / L - mg.

6. Переносим все члены на одну сторону:
   mv1^2 / L - mv2^2 / L + 2mg = 0.

7. Сократим на m:
   (v1^2 - v2^2) / L + 2g = 0.

8. Отсюда выражаем длину нити L:
   L = (v1^2 - v2^2) / (2g).

9. Подставим значения:
   L = (10^2 - 8^2) / (2 * 9.81),
   L = (100 - 64) / (19.62),
   L = 36 / 19.62,
   L ≈ 1.838 м.

Ответ:
Длина нити составляет L ≈ 1.838 м.
назад от