2017-03-10
На груз массы $M$, висящий на пружине, кладут перегрузок массы $m$, удерживая груз в первоначальном положении, а затем его отпускают. Найдите максимальное значение силы, действующей на перегрузок со стороны груза.
Решение:
Начальное равновесие дает $kx_{0} = Mg$. По закону сохранения энергии имеем
$\frac{kx_{0}^{2}}{2} + (M + m)g(v_{max} - x_{0}) = \frac{kx_{max}^{2}}{2}; x_{max} \neq x_{0}$.
Подставляя $x_{0} = Mg/k$, получаем
$x_{max} = (M + 2m) g/k$.
Из второго закона Ньютона
$ma = mg - N$,
$(M + m)a = (M + m)g - kx$.
Отсюда $N = \frac{mkx}{M+m}$ т. е.
$N_{max} = \frac{mkx_{max}}{M+m} = mg \frac{M + 2m}{M+m}$.