В данной задаче у нас есть два груза, подвешенные на нити, перекинутой через блок. Один груз имеет массу (m_1 = 300 \, \text{г} = 0.3 \, \text{кг}), а другой — массу (m_2 = 600 \, \text{г} = 0.6 \, \text{кг}). Мы предполагаем, что трение отсутствует, нить нерастяжима, а масса нити и блока незначительна.
Анализ задачи
Силы, действующие на грузы:
- На груз массой (m1) действует сила тяжести (F{g1} = m_1 \cdot g), направленная вниз.
- На груз массой (m2) действует сила тяжести (F{g2} = m_2 \cdot g), также направленная вниз.
- Натяжение нити (T) действует на оба груза, но в противоположных направлениях: вверх на (m_1) и вверх на (m_2).
Уравнения движения:
- Для груза (m_1), который движется вверх с ускорением (a):
[
T - m_1 \cdot g = m_1 \cdot a
]
- Для груза (m_2), который движется вниз с ускорением (a):
[
m_2 \cdot g - T = m_2 \cdot a
]
Решение уравнений
Сначала сложим два уравнения, чтобы избавиться от силы натяжения (T):
[
T - m_1 \cdot g + m_2 \cdot g - T = m_1 \cdot a + m_2 \cdot a
]
Простив, получаем:
[
m_2 \cdot g - m_1 \cdot g = (m_1 + m_2) \cdot a
]
Перепишем это уравнение:
[
(m_2 - m_1) \cdot g = (m_1 + m_2) \cdot a
]
Теперь выразим ускорение (a):
[
a = \frac{(m_2 - m_1) \cdot g}{m_1 + m_2}
]
Подставим числовые значения ((g = 9.8 \, \text{м/с}^2)):
[
a = \frac{(0.6 - 0.3) \cdot 9.8}{0.3 + 0.6} = \frac{0.3 \cdot 9.8}{0.9} = \frac{2.94}{0.9} \approx 3.27 \, \text{м/с}^2
]
Сила натяжения нити
Теперь найдём силу натяжения нити (T), используя одно из уравнений, например, для груза (m_1):
[
T = m_1 \cdot g + m_1 \cdot a
]
Подставим числовые значения:
[
T = 0.3 \cdot 9.8 + 0.3 \cdot 3.27 = 2.94 + 0.981 = 3.921 \, \text{Н}
]
Таким образом, грузы движутся с ускорением приблизительно (3.27 \, \text{м/с}^2), а сила натяжения нити составляет примерно (3.921 \, \text{Н}).