Для того чтобы рассчитать силу натяжения нити, необходимо воспользоваться вторым законом Ньютона, который гласит, что сумма всех сил, действующих на тело, равна произведению массы тела на его ускорение (F = ma).
В данной задаче на груз действуют две силы: сила тяжести (вес груза) и сила натяжения нити. Сила тяжести направлена вниз и равна mg, где m - масса груза, а g - ускорение свободного падения (примерно равно 9.8 м/с²). Сила натяжения нити направлена вверх.
Так как груз поднимают вверх с ускорением, то суммарная сила, действующая на груз, также направлена вверх и равна массе груза, умноженной на ускорение (в данном случае суммарное ускорение). Поскольку ускорение подъема (3 м/с²) добавляется к ускорению, вызванному гравитацией, общее ускорение груза составит a = g + 3 м/с² = 9.8 м/с² + 3 м/с² = 12.8 м/с².
Таким образом, сила, которую необходимо приложить, чтобы поднять груз с таким ускорением, определяется по формуле:
[ F = ma = 5\, \text{кг} \times 12.8\, \text{м/с}^2 = 64\, \text{Н} ]
Так как реальное ускорение направлено вверх, сила натяжения нити должна не только компенсировать силу тяжести, но и обеспечивать необходимое ускорение вверх. Сила тяжести составляет:
[ F_g = mg = 5\, \text{кг} \times 9.8\, \text{м/с}^2 = 49\, \text{Н} ]
Сила натяжения нити ( T ) должна превышать силу тяжести на величину, равную силе, необходимой для обеспечения ускорения вверх:
[ T = F + F_g = 64\, \text{Н} + 49\, \text{Н} = 113\, \text{Н} ]
Итак, сила натяжения нити, необходимая для подъема груза вверх с ускорением 3 м/с², составляет 113 Н.