Жесткий стержень длиной 1 м с прикрепленным к нему шариком массой 100 г вращается равномерно в вертикальной плоскости. О

Задача. Дано: L = 1; m = 100 г = 0,1 кг; v1 = 2 м/с; v2 = 4 м/с; опреде2лить:N1 - ?N2 - ?N3 - ?N4 - ?Решение. Чертежи (рисунки), простейшие, выполните самостоятельно. 1). Рассмотрим положение шарика (скорость v1 = 2 м/с;) в верхней точке. Шарик движется по окружности радиуса R ( R = L = 1 м). На него действуют: сила тяжести mg, направленная вниз, и сила упругости N, направление для которой выбираем вверх. Геометрическая сумма (и алгебраическая) этих сил равна центростремительной силе, вызывающей движение шарика по окружности. Направление к центру окружности считаем положительным во всех 4 случаях. Тогда mg – N = mv(кв)/R ; N = mg - mv(кв)/R. N = m(g - v(кв)/R); Вычислим: N = 0,1(10 - 2(кв)/1) = 0,6Н. Направление силы выбрано правильно. Шарик давит на стержень, стержень его отталкивает. Сила упругости N1= 0,6 Н направлена вверх. 2). В нижней точке. Координатная ось направлена вверх, к центру вращения. Сила тяжести mg направлена вниз, сила упругости, действующая на шарик N2, – вверх, к центру окружности. Их одновременное действие равно центростремительной силе mv(кв)/R , направленной к центру вращения (вверх в рассматриваемом случае). Координатная ось во всех рассматриваемых случаях направлена вверх ( к центру окружности, по которой движется, поэтому N – mg = mv(кв)/R; N = mg + mv(кв)/R = m(g + v(кв)/R); Вычислим: N = 0,1(10 + 2(кв)/1) =1,4 (Н); Сила упругости N2 = 1,4 Н, действующая на шарик со стороны стержня, направлена к центру окружности. Она возникает вследствие растяжения стержня. 3) В формуле для случая (1) подставим друге значение скорости v = 4м/с. N(3) = 0,1(10 - 4(кв)/1) = 0,1(10 - 16) = -0,6 (Н). Направление силы упругости было первоначально выбрано противоположное, значит, при скорости 4 м/с шарик не сжимает стержень, а растягивает его; N(3) = -0,6 (Н). 4). Аналогично случаю (2). N(4) = mg + mv(кв)/R = m(g + v(кв)/R) = 0,1(10 + 16) = 2,6 (Н); Ответы: N1 = 0,6 (Н);стержень сжимается, N2 = 1,4 (Н) стержень растягивается; N3 = -0,6 (н); стержень растягивается, N4 = 1,6 (Н).стержень растягивается. Успеха Вам и «питерки»!