2014-06-01
На концах невесомой нерастяжимой нити, переброшенной через невесомый блок, находятся два груза одной и той же массы (рис.). Сначала система покоится и грузы находятся на одном уровне. Затем правому грузу толчком сообщается горизонтальная скорость $v$ в плоскости рисунка.
Какой из грузов окажется ниже через некоторое время?
Решение:
Благодаря начальным условиям (левый груз неподвижен, правому сообщена скорость $v$) левый груз будет двигаться по прямой, правый помимо движения по прямой будет совершать колебания. В некоторый момент времени на левый груз по вертикали действует сила $mg – T$, на правый $mg – T \cos \phi$ (рис.; вертикальная ось направлена вниз). Здесь $T$ - сила натяжения нити. Отсюда следует, что разность вертикальных составляющих ускорений правого ($a_{1}$) и левого ($a_{2}$) грузов, равная
$a_{1} – a_{2} = \left ( g - \frac{T}{m} \cos \phi \right ) - \left ( g - \frac{T}{m} \right ) = \frac{T}{m} (1- \cos \phi)$.
всегда неотрицательна. Поскольку относительное расстояние и относительная скорость грузов по вертикали в начальный момент равны нулю, то с течением времени разность ординат правого и левого грузов будет увеличиваться, т.е. в любой момент времени правый груз находится ниже левого.