2019-11-25
Грузик, подвешенный на нити, отводят в сторону так, что нить принимает горизонтальное положение, и отпускают. При движении грузика вертикальная составляющая его скорости сначала возрастает, затем убывает. Какой угол с вертикалью образует нить в тот момент, когда вертикальная составляющая скорости грузика наибольшая?
Решение:
Вертикальная составляющая скорости будет возрастать до тех пор, пока вертикальная составляющая силы натяжения нити не станет равной весу грузика
$T \cos \alpha = mg$, (1)
$\alpha$ - угол отклонения нити от вертикали. Из закона сохранения, энергии следует, что
$\frac{mv^{2} }{2} = mgR \cos \alpha$. (2)
Запишем еще условие движения шарика по окружности:
$\frac{mv^{2}}{2} = mg R \cos \alpha$. (3)
Из этих уравнений найдем, что $\cos \alpha = \frac{ \sqrt{3} }{3}$.