Присоединиться

Физика·Динамика·9–10 класс

Брусок 4 кг на столе связан через блок с грузом 6 кг — найдите ускорение и силу натяжения нити

Условие

Брусок массой 4 кг лежит на горизонтальном столе и соединён лёгкой нерастяжимой нитью с грузом массой 6 кг; нить перекинута через невесомый блок, закреплённый у края стола, груз висит вертикально. Коэффициент трения бруска о стол равен 0,25, трением в блоке пренебречь. Систему отпускают из состояния покоя. Найдите ускорение тел и силу натяжения нити. Принять g = 10 м/с².

Ответ

a = 5 м/с²; T = 30 Н

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Что даёт нить и блок

    Нить нерастяжима, поэтому модули ускорений бруска и груза одинаковы: a1=a2=aa_1 = a_2 = a. Блок невесомый и без трения, поэтому натяжение по обе стороны одно и то же: TT. На брусок действуют TT (к блоку), сила трения FтрF_{\text{тр}} (против движения), m1gm_1 g и NN; на груз — m2gm_2 g вниз и TT вверх.

  2. Шаг 2. Пишем систему уравнений

    Для бруска по вертикали N=m1g=40N = m_1 g = 40 Н, значит Fтр=μN=μm1gF_{\text{тр}} = \mu N = \mu m_1 g. Вдоль движения: Tμm1g=m1aT - \mu m_1 g = m_1 a. Для груза ось направим вниз: m2gT=m2am_2 g - T = m_2 a. Ключевой момент: сила трения определяется весом бруска, лежащего на столе, а не весом висящего груза.

Осталось ещё 3 шага — откроются после входа:

  • Шаг 3. Исключаем натяжение и находим ускорение
  • Шаг 4. Находим силу натяжения
  • Шаг 5. Проверка
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Считают силу трения по весу висящего груза: в формуле Fтр=μNF_{\text{тр}} = \mu N нормальная реакция равна m1gm_1 g — весу бруска на столе.

  • Принимают T=m2g=60T = m_2 g = 60 Н: это верно только для неподвижной системы, при разгоне натяжение меньше веса.

  • Пишут для груза Tm2g=m2aT - m_2 g = m_2 a, перепутав направление оси, и получают отрицательное ускорение.

  • Забывают, что ускорения обоих тел равны, и решают задачу для каждого тела отдельно.

Другие задачи по теме «Динамика»