2019-01-17
Невесомая паутина имеет форму шестиугольника (см, рис.) и закреплена за концы нитей параллельно земле. В начальный момент паутина не растянута и не провисает. Длина нерастянутой паутинной нити - $l = 2 см$; нить имеет коэффициент жесткости $k = 0,05 Н/см$. Нить рвётся, если сила её натяжения становится больше, чем $F = 0,1 Н$. Паутину начинают растягивать так, как показано на рисунке, с постоянной скоростью $u = 1,5 см/с$. Останется ли паутина целой через пять секунд? Ответ поясните.
Решение:
Нить паутины рвётся, если сила её натяжения оказывается больше, чем $F = 0,1 Н$. Это означает, что если нить растянуть более, чем на два сантиметра, она порвётся. Действительно, если $\Delta x = 2 см$, то $F = k \Delta x = 0,05 Н/см \cdot 2 см = 0,1 Н$, и это предельное допустимое значение.
За пять секунд все концы нитей сдвинутся на $5u = 7, 5 см$. Рассмотрим, например, горизонтальную большую нить паутины (состоящую из шести нитей). Она должна была либо порваться, либо удлиниться на 15 см. Но если шесть нитей удлинились на 15 сантиметров, то какая-то из нитей явно удлинилась более, чем на два сантиметра. Но при этом она неминуемо должна была порваться.
Ответ: Через пять секунд паутина уже не будет целой.