На рисунке а изображён блок, с которого разматывается нить с грузом массой 2 кг; на рисунке б - такой же блок приводится во вращение силой f = 19.6 н. сравнить угловые ускорения блока в этих случаях. считать ускорение свободного падения равным 9.8
со слов преподавателя "решать надо используя ii закон ньютона и не забывай про силу натяжения нити."
скажу сразу угловые ускорения блоков не равны
На рисунке а изображен блок, с которого разматывается нить с грузом массой 2 кг. Это означает, что сила тяжести груза равна его массе, умноженной на ускорение свободного падения (9.8 м/с²): Fгруза = mгруза * g. В данном случае, Fгруза = 2 кг * 9.8 м/с² = 19.6 Н.
На рисунке б блок приводится во вращение силой F = 19.6 Н. Здесь нужно вспомнить формулу для момента силы (момента инерции):
M = I * α,
где M - момент силы, I - момент инерции, α - угловое ускорение.
Считая, что блок представляет собой однородный цилиндр, его момент инерции выражается формулой:
I = (1/2) * m * r²,
где m - масса блока (можно считать его равным массе груза), r - радиус блока.
Обратите внимание, что сила F, создаваемая силой натяжения нити, равна моменту силы M, так как блок находится в равновесии и вращается с постоянной угловой скоростью. Используем этот факт для подсчета момента силы и углового ускорения в данном случае:
M = F * r = I * α,
где I = (1/2) * m * r².
Подставим значение I в уравнение:
F * r = (1/2) * m * r² * α.
Сократим r и m (если оба члена уравнения разделить на r, остается только α на одной стороне):
F = (1/2) * m * r * α.
Сравним это уравнение с изначальной силой F = 19.6 Н:
19.6 = (1/2) * 2 * r * α,
где 2 - масса груза, r - радиус блока, α - искомое угловое ускорение.
Упростим уравнение:
19.6 = r * α.
Теперь полученное уравнение позволяет нам сравнить угловые ускорения блока в двух случаях. Для этого промежуточно подставим значения r, чтобы сократить их в выражении:
- На рисунке а радиус блока предполагается одинаковым с радиусом блока на рисунке б.
Итак, получаем окончательный ответ. Угловое ускорение блока на рисунке а будет равно 19.6 / r, где r - радиус блока, и угловое ускорение блока на рисунке б будет равно 19.6 / r, так как в данной задаче радиус блока одинаковый.
Таким образом, угловые ускорения блоков в обоих случаях будут одинаковыми.
Надеюсь, данное решение будет понятным для вас! Если возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их.