Маленький груз, подвешенный вертикально на лёгкой нерастяжимой нити, отвели в положение, при котором нить горизонтальна, и отпустили без начальной скорости. найти ускорение груза в момент, когда оно горизонтально. ускорение свободного падения принять равным g=10м/c2.

rop12341234 rop12341234    2   24.08.2019 02:40    0

Ответы
zavet3427 zavet3427  08.09.2020 23:30
Пусть в искомый момент нить составляет угол альфа с вертикалью, тогда из закона сохранения энергии можно сделать вывод, что

mv^2/2 = mgL\cos\alpha

Где L - длина нити, v - скорость шарика в этот момент времени

Центростремительное ускорение груза мы найдем без труда

a_n = v^2/L = mv^2/(mL) = 2mgL\cos\alpha/(mL) = 2g\cos\alpha

Тангенциальное ускорение обеспечивается только силой тяжести (сила натяжения нити нормальна к траектории), поэтому из второго закона Ньютона

a_\tau = g\sin\alpha

Так как полное ускорение направлено горизонтально, мы вынуждены заключить, что сумма проекций ускорений на вертикальную ось y равна 0.

\dislpaystyle
(a_n)_y+(a_\tau)_y = 0\\
-(2g\cos\alpha)\cos\alpha+(g\sin\alpha)\sin\alpha = 0\\
\tan^2\alpha = 2\\
\cos\alpha = 1/\sqrt{1+\tan^2\alpha} = \sqrt{3}/3\\
\sin\alpha = \sqrt{6}/3

Искомый угол найден. Чтобы найти ускорение, сложим горизонтальные проекции тангенциального и нормального ускорения

a = (a_n)_x+(a_\tau)_x = (2g\cos\alpha)\sin\alpha+(g\sin\alpha)\cos\alpha = \\\\
=3g\sin\alpha\cos\alpha = 3g\sqrt{18}/9 = g\sqrt{2}
ПОКАЗАТЬ ОТВЕТЫ
Другие вопросы по теме Физика