2014-05-30
Через бревно перекинута невесомая веревка. К одному концу веревки привязано тело массой $m$, к другому приложена направленная вертикально вниз некоторая сила $F$. Из-за трения между веревкой и бревном минимальное значение силы, при котором тело $m$ висит неподвижно, оказывается равным $\alpha mg$, где $\alpha$— меньший
единицы и не зависящий от $m$ коэффициент. Найдите минимальное значение силы $F$, при котором тело $m$ будет подниматься вверх.
Решение:
При изменении силы $F$ в пределах от $F_{min}=\alpha mg$ до $F_{max}$ тело $m$ неподвижно. Незначительное увеличение силы $F$ сверх $F_{max}$ приведет к подъему тела $m$/ Следовательно, $F_{max}$ и есть та сила, которую надо найти по условию задачи.
Итак, по условию задачи, веревка не двигается, если к одному ее концу приложена сила $mg$, а к другому - $F = \alpha mg$. Особое значение в условии задачи имеет утверждение о том, что $ \alpha $ не зависит от массы, а значит, и от величины силы $mg$. Если к одному концу веревки приложить произвольную силу $F^{\prime}$, то к другому достаточно приложить силу $ \alpha F^{\prime} < F^{\prime}$, чтобы веревка осталась неподвижной. Пусть к одному концу веревки приложена сила $F^{\prime}= mg/ \alpha$, а к другому - $mg < F^{\prime}$ . Веревка неподвижна. При незначительном увеличении силы $F^{\prime}$ тело $m$ начинает подниматься вверх.
Таким образом, искомое минимальное значение силы, при котором тело массой $m$ поднимается вверх, равно $mg/ \alpha$