2018-03-29
На горизонтальной подставке с коэффициентом трения $k$ находятся два одинаковых больших бруска массы $M$ каждый, связанные легкой нерастяжимой натянутой нитью (рис.). На гладкой верхней грани первого из брусков находится небольшой гладкий грузик массы $m$. Подставку двигают в горизонтальном направлении с большой скоростью, направленной параллельно нити в сторону первого бруска (того, что с грузиком). Найти силу натяжения нити, связывающей движущиеся тела, и побыстрее - пока грузик не свалился.
Решение:
Брусок с грузиком давит на подставку с силой $N = (M + m)g$, второй брусок давит с силой $N_{2} = Mg$. Из условия задачи ясно, что проскальзывание есть — подставку двигают очень быстро, бруски за время решения задачи не смогут набрать такой скорости (или грузик успеет упасть...). Во всяком случае, будем считать, что сила трения, которая действует со стороны подставки на "тяжелый" брусок в сторону движения подставки, равна $F_{1} = kN_{1}$, на "легкий" брусок действует в ту же сторону сила трения $F_{2} = kN_{2}$, при этом грузик по горизонтали не ускоряется и без нити "тяжелый" брусок двигался бы с большим ускорением. Это означает, что нить остается натянутой и ускорения брусков одинаковы. Для определения силы натяжения нити $T$ получим уравнения:
$\begin{cases} F_{1} - T = Ma, \\ F_{2} + T = Ma, \end{cases}$
отсюда $T = \frac{kmg}{2}$