2017-03-10
Стержень ABC, на котором закреплены два одинаковых грузика B и C, подвешен за точку A к очень длинной нити $OA (OA \gg AC)$. Стержень удерживали в горизонтальном положении, при этом нить OA была вертикальной, а затем отпустили. Какой будет скорость точки A в момент, когда стержень будет проходить низшее положение? Весом стержня и нити пренебречь, $AB = l, BC = 2l$.
Решение:
Центр масс стержня займет низшее положение, когда стержень встанет вертикально. При этом сила натяжения нити из-за малости угла отклонения останется вертикальной. Поэтому горизонтальная составляющая импульса, равная нулю, не меняется, откуда $mv_{в} = mv_{с}$. По закону сохранения энергии
$mv_{в}^{2}/2 + mv_{с}^{2}/2 = mgl + 3mgl$.
Отсюда $v_{в} = v_{с} = 2 \sqrt{gl}$. Таким образом, стержень в этот момент вращается вокруг центра 0 отрезка ВС. Расстояние $OA = 2OB$, поэтому $v_{а} = 2v_{в} = 4 \sqrt{gl}$.