Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д4 B4 № 4082
i

Чтобы урав­но­ве­сить на лег­кой рейке с по­мо­щью двух не­ве­со­мых бло­ков оди­на­ко­вые грузы мас­сой М каж­дый, к нити, пе­ре­ки­ну­той через левый блок, и к оси пра­во­го блока не­об­хо­ди­мо при­ло­жить вер­ти­каль­ные силы F1 и F2 (см. рис.). Рас­сто­я­ния между чер­ны­ми точ­ка­ми на рейке оди­на­ко­вы, тре­ние от­сут­ству­ет, нити не­рас­тя­жи­мы.

Можно утвер­ждать, что

 

1)  F_1=2F_2

2)  F_2=2F_1

3)  F_1=F_2=Mg

4)  F_2 минус F_1=Mg

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Одним из усло­вий рав­но­ве­сия тела яв­ля­ет­ся ра­вен­ство нулю пол­но­го мо­мен­та всех внеш­них сил от­но­си­тель­но любой точки. Рас­смот­рим вра­ща­ю­щие мо­мен­ты всех сил от­но­си­тель­но опоры. Это удоб­но, так как в этом слу­чае нам не по­тре­бу­ет­ся рас­счи­ты­вать силу ре­ак­ции опоры на балку, ко­то­рая со­зда­ва­ла бы не­ну­ле­вой мо­мент от­но­си­тель­но любой дру­гой точки на рейке.

Мо­мент силы равен про­из­ве­де­нию мо­ду­ля силы на плечо. Обо­зна­чим рас­сто­я­ние между чер­ны­ми точ­ка­ми через l. Левый груз со­зда­ет мо­мент, по­во­ра­чи­ва­ю­щий балку про­тив ча­со­вой стрел­ки и рав­ный Mg умно­жить на 2l. Левый блок яв­ля­ет­ся не­по­движ­ным, так что он не дает вы­иг­ры­ша в силе. По­это­му левая нить со­зда­ет мо­мент, также по­во­ра­чи­ва­ю­щий рейку про­тив ча­со­вой стрел­ки и рав­ный F_1 умно­жить на l. Пра­вый груз стре­мит­ся по­вер­нуть рейку по ча­со­вой стрел­ке и со­зда­ет мо­мент Mg умно­жить на l. На­ко­нец, пра­вый блок  — по­движ­ный. Сле­до­ва­тель­но, сила, с ко­то­рой пра­вая нитка тянет рейку, в два раза мень­ше, чем сила, с ко­то­рой тянут пра­вый блок. Таким об­ра­зом, эта нить со­зда­ет мо­мент  дробь: чис­ли­тель: F_2, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 2l. При­рав­ни­вая мо­мен­ты «по ча­со­вой» и «про­тив ча­со­вой», по­лу­ча­ем: 2Mgl плюс F_1l=Mgl плюс F_2l. От­ку­да, после со­кра­ще­ния на l, имеем: F_2 минус F_1=Mg.

Ответ: 4.

Марина Горюнова 30.03.2013 06:54

А где на­пи­са­но, что пра­вый блок по­движ­ный? Мне не со­всем по­нят­но по­че­му в мо­мен­те силы для F2 мы эту силу долж­ны раз­де­лить на 2?

Алексей

Доб­рый день!

Слова "пра­вый блок по­движ­ный" лишь от­сыл­ка к тому, что его ось никак не за­креп­ле­на от­дель­но. По­это­му можно ис­поль­зо­вать из­вест­ные из ме­ха­ни­ки фор­му­лы для по­движ­но­го блока.

На самом дело, пра­вый блок, ко­неч­но, ни­ку­да не дви­га­ет­ся, по­это­му, со­глас­но 2 за­ко­ну Нью­то­на пол­ная сила на него равна нулю. Блок не­ве­сом, по­это­му сила тя­же­сти на него не дей­ству­ет. Вниз его тянет сила F_2, а вверх --- две силы на­тя­же­ния нити (это стан­дарт­ное за­клю­че­ние для дан­но­го рас­по­ло­же­ния нити). От­сю­да и сле­ду­ет, что нужно де­лить силу по­по­лам.