2019-11-22
Система тел, представленная на рисунке, образована треся тележками А, В, С, массы которых соответственно $m_{1} = 300 г, m_{2} = 200 г$ и $m_{3} = 1500 г$.
Ни тележку С действует горизонтальная сила $F$ такой величины, что тележки А и В находятся в состоянии покоя относительно тележки С.
1. Определите а) натяжение нерастижимой нити, соединяющей А и В; б) силу $F$
2. Предположите, что тележка С неподвижна и определите а) ускорение тележек А и В б) натяжение нити.
При решении задачи сопротивлением воздуха, трением, моментами инерций блока и колесиков, я также массой нити пренебречь.
Решение:
Вторая тележка не перемешается в вертикальном направлении. Это означает, что сила $T$ натяжения нити (рис.) уравновешена притяжением тележки к Земле: $T = m_{2}g$. Эта же сила $T$ сообщает первой тележке ускорение $a$, равное
$a = \frac{T}{m_{1} } = \frac{m_{2} }{m_{1} }g$
С ускорением $a$ движется и вся система в целом под действием силы $F$, поэтому из уравнения движения системы (второй закон Ньютона) $F = (m_{1} + m_{2} + m_{3})a$ находим
$F = \frac{m_{2}(m_{1} + m_{2} + m_{3} ) }{ m_{1} } g$.
2 Запишем уравнении движения первой и второй тележек: $T = m_{1}a_{1}$ и $m_{2}g - T = m_{2}a$, где $a_{1}$ - величина ускорения тележек. Решая эти уравнения совместно, найдем
$a_{1} = \frac{m_{2} }{m_{1} + m_{2} } g$ и $T = \frac{m_{1}m_{2} }{m_{1} + m_{2} } g$.
Специальный приз за решение этой задачи получил Володя Меркулов. Он решал задачу в общем, записав уравнения движения всех тел и положив потом равным нулю или вертикальное ускорение $a_{1}$ второй тележки или ускорение $a$ третьей тележки