2017-11-19
Два свинцовых цилиндра массой 0,2 кг каждый, плотно прижатые друг к другу свежими срезами, слиплись. Верхний цилиндр подвешивают торцом к прочной вертикальной и нерастяжимой проволоке, верхний конец которой закреплён. К торцу нижнего цилиндра подвешивают невесомый мешок. В мешок в течение 60 с тонкой струйкой с пренебрежимо малой высоты насыпают песок. К концу 60-ой секунды, когда в мешке оказалось 9,8 кг песка, нижний цилиндр оторвался от верхнего. Постройте график зависимости силы натяжения проволоки от времени. Объясните график и подтвердите его числовыми расчётами.
Решение:
В начальный момент $t = 0$ сила натяжения проволоки равна весу двух слипшихся свинцовых цилиндров, $F_{0} = 2mg = 4 Н$. По мере равномерного засыпания песка в мешок в течение 60 сек, сила натяжения проволоки увеличивается прямо пропорционально массе песка до значения $F = F_{0} + Mg = 104 Н$. После отрыва нижнего цилиндра от верхнего в конце 60-ой секунды, сила натяжения проволоки мгновенно падает до значения $F_{1} = F_{0}/2$, поскольку подвешенным останется только один цилиндр.
Ответ. График силы натяжения от времени приведён на рисунке.