2019-06-22
Тележка удерживается на наклонной плоскости грузом $w$, подвешенным, как указано на рисунке. Трение во всех частях устройства пренебрежимо мало. Найдите $W$ - вес тележки.
Решение:
Пусть груз $w$ опустится вниз на расстояние $y$. Потенциальная энергия груза при этом уменьшится на $wy$. Посмотрим, как изменится потенциальная энергия тележки весом $W$. Прежде всего заметим, что когда груз $w$ опускается на расстояние $y$, ось подвижного блока, на котором он висит, опускается на вдвое меньшее расстояние. Так как тележка связана с грузом при помощи двух подвижных блоков, она передвинется по наклонной плоскости на расстояние в 4 раза меньшее, чем то, на которое опустится груз $w$, т. е. на величину $y/4$. По вертикали тележка поднимется на высоту $y/4 \sin \theta$, поэтому ее потенциальная энергия увеличится на $1/4W y \sin \theta$. Из закона сохранения энергии $1/4 Wy \sin \theta = wy$, откуда $W = \frac{4w}{ \sin \theta}$.