2014-05-29
Змея, лежащая на полу, начинает подниматься с вертикальной скоростью $v$. Найдите силу давления на пол, если змея однородная, масса ее равна $m$, длина $l$
Решение:
Длина части змеи, поднявшейся за время $t$, равна $х = vt$. Эта часть змеи имеет скорость $v$, а остальная часть длиной $l-x$ покоится. Из этого следует, что скорость центра масс
$u = vx/1 =v^{2}t/l$.
Видим, что эта скорость линейно зависит от времени, следовательно, ускорение центра масс направлено вверх и равно $a = v^{2}/l$.
Сумма сил тяжести $mg$ и силы реакции опоры $N$ должна быть равна $ma$. Равенство этих величин в проекции на вертикальное направление имеет вид
$N - mg = ma = mv^{2}/l$.
По III закону Ньютона сила давления змеи на пол $(P)$ по величине равна силе реакции опоры $N$:
$P = N = mg + mv^{2}/l.$