Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 6386
2018-02-24 
Грузик на нити подвешен к подставке, которая может скользить по столу. Грузик раскачивают, дергая за нить только в одном направлении. В первом случае движение маятника из отклоненного положения происходит свободно (рис. а). Во втором случае движение маятника ограничено препятствием, жестко соединенным с подставкой (рис. б). Объяснить, почему в этих случаях различен характер движения подставки с маятником.
Решение:
В первом случае в отсутствие препятствия сила трения преодолевается при натягивании нити по горизонтали. Когда нить отпущена, горизонтальная сила трения покоя держит подставку.
Во втором случае до столкновения маятника с препятствием подставка неподвижна, как и в первом случае. А после столкновения импульс шарика $mv$ за укороченное (из-за уменьшения длины маятника) время $\Delta t \sim \pi \sqrt{l/g}$ передается подставке, и, следовательно, та же сила трения преодолевается большей горизонтальной силой.
Можно подойти к объяснению и иначе. Горизонтальная составляющая силы натяжения легко выражается через углы отклонения нити от вертикали:
$T_{гор} = mg \sin \alpha (3 \cos \alpha - \cos \alpha_{0} )$.
Чем больше максимальный угол отклонения маятника $\alpha_{0}$, тем больше горизонтальная сила. После удара нити о препятствие максимальный угол отклонения увеличивается. Возрастают и средняя горизонтальная составляющая силы, преодолевающая силу трения покоя и ее максимальное значение. Это и приводит к смещению подставки в направлении от руки к препятствию.
Грузик на нити подвешен к подставке, которая может скользить по столу. Грузик раскачивают, дергая за нить только в одном направлении. В первом случае движение маятника из отклоненного положения происходит свободно (рис. а). Во втором случае движение маятника ограничено препятствием, жестко соединенным с подставкой (рис. б). Объяснить, почему в этих случаях различен характер движения подставки с маятником.
Решение:
В первом случае в отсутствие препятствия сила трения преодолевается при натягивании нити по горизонтали. Когда нить отпущена, горизонтальная сила трения покоя держит подставку.
Во втором случае до столкновения маятника с препятствием подставка неподвижна, как и в первом случае. А после столкновения импульс шарика $mv$ за укороченное (из-за уменьшения длины маятника) время $\Delta t \sim \pi \sqrt{l/g}$ передается подставке, и, следовательно, та же сила трения преодолевается большей горизонтальной силой.
Можно подойти к объяснению и иначе. Горизонтальная составляющая силы натяжения легко выражается через углы отклонения нити от вертикали:
$T_{гор} = mg \sin \alpha (3 \cos \alpha - \cos \alpha_{0} )$.
Чем больше максимальный угол отклонения маятника $\alpha_{0}$, тем больше горизонтальная сила. После удара нити о препятствие максимальный угол отклонения увеличивается. Возрастают и средняя горизонтальная составляющая силы, преодолевающая силу трения покоя и ее максимальное значение. Это и приводит к смещению подставки в направлении от руки к препятствию.
