2020-02-19
В системе, изображенной на рисунке, большой груз вдвое тяжелее малого. Блоки одинаковые, очень легкие. Нити нерастяжимые, массы нитей пренебрежимо малы, свободные куски нитей вертикальны. Найдите ускорение большого груза.
Решение:
Обозначим натяжение верхней нити $T$. Тогда на нижний груз массой $2M$ действует сила натяжения $4T$. Малые подвижные блоки имеют одинаковые ускорения - блоки одинаковые, силы одинаковые (впрочем, можно считать их ускорения и не одинаковыми, решение будет более громоздким, но ответ не изменится). Если обозначить эти ускорения буквой а, то ускорение нижнего груза тоже будет равно $a$, а ускорение верхнего груза массой $M$ составит $4a$ и будет направлено вверх. Может быть, при решении ускорение получится отрицательным - там будет видно...
Теперь запишем уравнения динамики для обоих грузов:
$T - Mg = M \cdot 4a$,
$2Mg - 4T = 2Mg$,
Решая эту простую систему, получим
$a = - \frac{g}{9}$.
И в самом деле ускорение отрицательное.
Итак, ускорение большого груза направлено вверх и составляет по величине $\frac{g}{9}$.