2014-05-30
Маленький шарик массой m, подвешенный на нерастяжимой нити в поле тяжести, вращается в вертикальной плоскости. В верхней точке траектории натяжение нити равно нулю. Найдите натяжение нити в нижней точке траектории.
Решение:
Поскольку в верхней точке траектории шарика сила натяжения нити равна нулю, то по II закону Ньютона
$\frac{mv^{2}}{R}=mg$ (1)
здесь $v$ - скорость шарика в верхней точке, $R$ - длина нити.
Для нижней точки траектории уравнение имеет вид
$\frac{mv^{2}_{1}}{R}=T-mg$ (2)
Здесь, $v_{1}$ - скорость шарика в нижней точке траектории и $T$ - натяжение
нити на этой точке. Из закона сохранения энергии следует
$\frac{mv^{2}_{1}}{2}=\frac{mv^{2}}{2}+2mgR$. (3)
Решая систему уравнений (1) - (3) относительно $T$, находим:
$T=6mg$.