Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Какие законы Вы используете для описания движения грузика и бруска?

Условие

Рисунок к задаче

В установке, изображенной на рисунке, грузик А соединен перекинутой через блок нитью с бруском В, лежащим на горизонтальной поверхности трибометра, закрепленного на столе. Грузик отводят в сторону, приподнимая его на высоту h, и отпускают. Длина свисающей части нити равна L. Какую величину должна превзойти масса грузика, чтобы брусок сдвинулся с места в момент прохождения грузиком нижней точки траектории? Масса бруска М, коэффициент трения между бруском и поверхностью μ\mu Трением в блоке, а также размерами блока пренебречь.

Какие законы Вы используете для описания движения грузика и бруска? Обоснуйте их применение.

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Решение. Обоснование. Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной Движение бруска поступательное. Размерами грузика можно пренебречь. Поэтому их можно считать материальными точками. На брусок действуют силы тяжести, натяжения нити, реакции опоры и трения. Для описания его движения можно применять второй закон Ньютона.

    Нить является невесомой, поэтому силы натяжения, действующие на брусок и на грузик, равны по модулю. В ИСО изменение полной механической энергии равно работе всех непотенциальных сил. При движении грузика на него действует сила тяжести и сила натяжения нити, а сила сопротивления воздуха отсутствует (то есть работа заведомо равна нулю). Поскольку сила тяжести является потенциальной, а сила натяжения нити на всем пути грузика остается перпендикулярна его вектору скорости, то ее работа равна нулю, а значит равна нулю и работа всех непотенциальных сил. Поэтому систему «грузик — Земля» можно считать замкнутой. Значит, можно применить закон сохранения энергии. Перейдем к решению.1. На брусок B, пока он не пришел в движение, действуют сила тяжести M\vecg,M\vecg, сила реакции опоры N⃗,\vec{N}, сила натяжения нити T⃗1\vec{T}_1 и сила трения покоя F⃗тр,\vec{F}_тр, максимальное значение которой Fтрмакс=μNF_трмакс=\mu N Для того чтобы он пришел в движение, должно выполняться условие T1⩾μNT_1\geqslant\mu N На грузик А в нижней точке траектории действуют сила тяжести m\vecgm\vecg и сила натяжения нити T⃗2,\vec{T}_2, модуль которой равен модулю силы T⃗1\vec{T}_1 и равен T При этом грузик в этой точке движется со скоростью v , то есть он движется с центростремительным ускорением \veca,\veca, направленным по радиусу к центру окружности и равным v2R=v2L\frac{v^{2}}{R} = \frac{v^{2}}{L}

Осталось ещё 3 шага

  1. Запишем второй закон Ньютона для каждого тела…

  2. По закону сохранения энергии потенциальная…

  3. С учетом условия движения бруска получаем: m…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Механика (расчетная задача высокого уровня с обоснованием)»