1. Груз массой m=1 кг, подвешенный на нити длиной L=1 м, совершает колебания в вертикальной плоскости. Когда нить образует угол А=60 градусов с вертикалью, скорость груза v=2 м/с. Определить натяжение нити Т: а) в данный момент; б) когда груз находится в нижней точке траектории; в) когда груз находится в крайней точке траектории?
2. на одном конце жесткого стержня длинной L визит грузик. какую минимальную скорость V0 надо сообщить грузику, чтобы он смог сделать полный оборот в вертикальной плоскости вокруг вокруг другого стержня, закрепленного шарнирно? Массой стержня пренебречь. Груз массой m=1 кг, подвешенный на нити длиной L=1 м.
Естественные науки
Груз массой m=1 кг, подвешенный на нити длиной L=1 м
1.На тело действует сила тяжести (см. рис.) , направленная вертикально вниз.
Рассмотрим отдельно тело, дополнительно приложив натяжение нити, которую мы отбросили, а также воспользовавшись принципом Германа-Эйлера-Даламбера, приложим силу инерции, чтоб можно было задачу решить уравнениями статики.
Т. к. тело совершает криволинейное движение по окружности, то его нормальное ускорение будет равно:
an = mv·v/L.
Тогда сила инерции: Фn = an·m = m·mv·v/L = 1·1·2·2/1 = 4 Н
,и будет направлена в сторону, противоположную ускорению.
Спроецируем полученные силы на прямую, параллельную нити, приняв направление натяжения нити за положительное:
T - Фn - mg·cos(A) = 0
Откуда: T = Фn + mg·cos(A)
Для заданного момента времени:
T = Фn + mg·cos(A) = 4 + 1·9,81·cos(60°) = 4 + 9,81·0,5 = 4 + 4,91 = 8,91 Н
полная энергия груза в данный момент времени:
кинетическая: mv·v/2 = 1·2·2/2 = 2 Дж
потенциальная: mgh = mg·(L - L·cos(60°)) = 1·9.81·(1-1·0,5) = 4,91 Дж.
тогда полная энергия: 2+4,91 = 6,91 Дж.
В нижней точке она вся преобразуется в кинетическую: mu·u/2 = 6,91
u·u = 6,91·2 / m) = 6,91·2 / 1 = 13,82 м/с
u = корень (13,82) = 3,72 м/с
Тогда натяжение нити (А = 0°):
Фn = m·mu·u/L = 1·1·13,82/1 = 13,82 Н
T = Фn + mg·cos(A) = 13,82 + 1·9,81·cos(0°) = 13,82 + 9,81·1 = 23,63 Н.
В верхней точке траектории вся энергия перейдет в потенциальную и скорость будет равна нулю:
mgH = mg·(L - L·cos(А0)) = 13,82
L - L·cos(А0) = 13,82 / mg,
1 - cos(А0) = 13,82 / mgL,
cos(А0) = 1 - 13,82 / mgL = 1 - 13,82 / (1·9,81·1) = -0,409,
значит угол А0 пивысит 90°.
тогда в верхней точке имеем:
Фn = 0 (т. к. скорость равна нулю) .
T = Фn + mg·cos(А0) = 13,82 + 1·9,81·(-0,409) = 13,82 -4,01 = 9,81 Н.
2. не могу понять условие.
Рассмотрим отдельно тело, дополнительно приложив натяжение нити, которую мы отбросили, а также воспользовавшись принципом Германа-Эйлера-Даламбера, приложим силу инерции, чтоб можно было задачу решить уравнениями статики.
Т. к. тело совершает криволинейное движение по окружности, то его нормальное ускорение будет равно:
an = mv·v/L.
Тогда сила инерции: Фn = an·m = m·mv·v/L = 1·1·2·2/1 = 4 Н
,и будет направлена в сторону, противоположную ускорению.
Спроецируем полученные силы на прямую, параллельную нити, приняв направление натяжения нити за положительное:
T - Фn - mg·cos(A) = 0
Откуда: T = Фn + mg·cos(A)
Для заданного момента времени:
T = Фn + mg·cos(A) = 4 + 1·9,81·cos(60°) = 4 + 9,81·0,5 = 4 + 4,91 = 8,91 Н
полная энергия груза в данный момент времени:
кинетическая: mv·v/2 = 1·2·2/2 = 2 Дж
потенциальная: mgh = mg·(L - L·cos(60°)) = 1·9.81·(1-1·0,5) = 4,91 Дж.
тогда полная энергия: 2+4,91 = 6,91 Дж.
В нижней точке она вся преобразуется в кинетическую: mu·u/2 = 6,91
u·u = 6,91·2 / m) = 6,91·2 / 1 = 13,82 м/с
u = корень (13,82) = 3,72 м/с
Тогда натяжение нити (А = 0°):
Фn = m·mu·u/L = 1·1·13,82/1 = 13,82 Н
T = Фn + mg·cos(A) = 13,82 + 1·9,81·cos(0°) = 13,82 + 9,81·1 = 23,63 Н.
В верхней точке траектории вся энергия перейдет в потенциальную и скорость будет равна нулю:
mgH = mg·(L - L·cos(А0)) = 13,82
L - L·cos(А0) = 13,82 / mg,
1 - cos(А0) = 13,82 / mgL,
cos(А0) = 1 - 13,82 / mgL = 1 - 13,82 / (1·9,81·1) = -0,409,
значит угол А0 пивысит 90°.
тогда в верхней точке имеем:
Фn = 0 (т. к. скорость равна нулю) .
T = Фn + mg·cos(А0) = 13,82 + 1·9,81·(-0,409) = 13,82 -4,01 = 9,81 Н.

2. не могу понять условие.
Какое то странное условие, 2 м/с при отклонение в 60 градусов, к вертикале
Похожие вопросы
- На груз массы m=1 кг, лежащий на горизонтальной поверхности, начинает действовать горизонтальная сила F, изменяющаяся по
- Два одинаковых груза массой 0,2 кг каждый соединены пружиной, жесткость которой 230 Н/м. На сколько растянется пружина,
- Почему лжеученые отказались от эталона массы гири в 1 кг? Как они определяют что это 1 кг а не 2 или 3 ?
- Положим, что вокруг Луны по экватору (экваториальный радиус 1738,14 км) протянули нить, и к её длине прибавили 1 м,...
- 1)Какое количество гирь надо, чтобы взвесить на чашечных весах любой груз массой от 1 до 10 решить ЛОГИЧЕСКИ
- В каком случае масса гири 1 кг будет равна весу гири в 9,8 ньютон ?
- Что тяжелее: 1 кг ваты на северном полюсе или 1 кг железа на экваторе?
- Математический маятник (груз малых размеров на легком подвесе длины l) находится в положении равновесия. .
- Стержень массой 200 г согнули посередине под углом 120 градусов и подвесили на нити, привязанной к точке сгиба.
- Что будет если эталон массы гири в 1 кг измерить в условиях космоса ?