Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 2288
2017-03-08 
На рис. показана схема известного опыта, демонстрирующего инертность тел. Начиная с некоторого момента времени, нижнюю нить тянут с постоянной силой $f$. В зависимости от величины силы рвется либо нижняя, либо верхняя нить. Найдите условия, при которых реализуются эти ситуации. Считайте, что разрыв нити наступает при натяжении $T$; вплоть до разрыва нить имеет постоянный коэффициент жесткости $k$. Масса груза $M$, нить невесома.
Решение:
Прежде всего отметим, что если $f > T$, то рвется нижняя нить. Обсудим теперь, что будет происходить, если $f < T$. В этом случае сила натяжения нижней нити равна $f$ (нить невесома). В рамках предложенной в условии модели мы приходим к ситуации, когда имеется груз на пружинке, который потянули вниз с силой $f$. Такая система будет совершать колебания около положения равновесия по гармоническому закону. По такому же закону будет изменяться и сила натяжения около среднего положения $f_{ср} = f + Mg$ с амплитудой $f$. Нить порвется, если максимальная сила натяжения $f + f_{ср} = 2f + Mg$ превысит $T$, и не порвется при выполнении противоположного условия. Различные возможные случаи иллюстрируются рис..
На рис. показана схема известного опыта, демонстрирующего инертность тел. Начиная с некоторого момента времени, нижнюю нить тянут с постоянной силой $f$. В зависимости от величины силы рвется либо нижняя, либо верхняя нить. Найдите условия, при которых реализуются эти ситуации. Считайте, что разрыв нити наступает при натяжении $T$; вплоть до разрыва нить имеет постоянный коэффициент жесткости $k$. Масса груза $M$, нить невесома.
Решение:
Прежде всего отметим, что если $f > T$, то рвется нижняя нить. Обсудим теперь, что будет происходить, если $f < T$. В этом случае сила натяжения нижней нити равна $f$ (нить невесома). В рамках предложенной в условии модели мы приходим к ситуации, когда имеется груз на пружинке, который потянули вниз с силой $f$. Такая система будет совершать колебания около положения равновесия по гармоническому закону. По такому же закону будет изменяться и сила натяжения около среднего положения $f_{ср} = f + Mg$ с амплитудой $f$. Нить порвется, если максимальная сила натяжения $f + f_{ср} = 2f + Mg$ превысит $T$, и не порвется при выполнении противоположного условия. Различные возможные случаи иллюстрируются рис..
