2018-03-10
На гладкий жесткий неподвижный стержень, образующий угол $\alpha$ с горизонтом, надето колечко массы $m_{1}$, которое может скользить по стержню без трения. К колечку при помощи невесомой нити АВ прикреплен небольшой грузик массы $m_{2}$. Первоначально колечко удерживают рукой так, что нить АВ вертикальна. Чему будет равно натяжение нити сразу после того, как колечко отпустят?
Решение:
После того как колечко отпустят, оно начнет двигаться с ускорением $a_{1}$, направленным вдоль стержня. Соответствующее уравнение движения в проекции на стержень запишем в виде
$m_{1}a_{1} = m_{1}g \sin \alpha + T \sin \alpha$,
где $T$—сила натяжения веревки.
Грузик в первый момент времени будет двигаться вертикально вниз с ускорением $a_{2}$, при этом
$m_{2}a_{2} = m_{2}g - T$.
Учитывая нерастяжимость веревки, получим связь ускорения колечка $a_{1}$ и грузика $a_{2}$ в виде
$a_{1} \sin \alpha = a_{2}$.
Решая полученную систему уравнений, найдем выражение ди силы натяжения веревки в начальный момент времени:
$T = \frac{m_{1}m_{2}g (1 - \sin \alpha) }{m_{1} + m_{2} \sin \alpha }$.