Задача относится к системе типа "Атвуд" с двумя массами на концах незакрепленного через идеально гладкую безрычную безмассовую pulley.
Дано:
- m1 = 0,10 кг
- m2 = 0,12 кг
- пренебрегаем силой трения, масса шнура и блока считаются пренебрежимо малыми (масса нулевая), сила тяжести g ≈ 9,81 м/с²
Пусть m2 — более тяжелая масса, движется вниз, m1 — вверх. Обозначим ускорение общего движения как a (>0 в направлении вниз для m2).
- Запишем уравнения движения каждой массы (на шарнирах без трения и массы нити):
- Для m2 (downward направление положительно): m2 g - T = m2 a
- Для m1 (вверх положительно): T - m1 g = m1 a
- Решение:
Сложим уравнения:
(m2 g - T) + (T - m1 g) = m2 a + m1 a
(m2 - m1) g = (m1 + m2) a
Отсюда ускорение:
a = (m2 - m1) g / (m1 + m2)
Подставим значения:
a = (0,12 - 0,10) * 9,81 / (0,10 + 0,12)
a = 0,02 * 9,81 / 0,22 ≈ 0,891 м/с²
Направление: heavier mass m2 движется вниз, lighter mass m1 — вверх. Скорость роста равна по модулю ≈ 0,89 м/с².
- Сила натяжения T:
Можно взять одно из уравнений, например m2 g - T = m2 a, тогда
T = m2 (g - a)
T ≈ 0,12 * (9,81 - 0,891) ≈ 0,12 * 8,919 ≈ 1,07 Н
Либо T = m1 (g + a) ≈ 0,10 * (9,81 + 0,891) ≈ 1,07 Н, или эквивалентно T = 2 m1 m2 g /(m1 + m2) ≈ 1,07 Н.
Ответ:
- Ускорение грузов: a ≈ 0,89 м/с². Направление: тяжелая масса 0,12 кг движется вниз, масса 0,10 кг — вверх.
- Сила натяжения нити: T ≈ 1,07 Н.