Для решения задачи начнем с рассмотрения сил, действующих на каждое тело (брусок и груз).
Силы, действующие на брусок:
- Сила тяжести: ( F_{g1} = m_1 \cdot g ), где ( m_1 = 0.5 ) кг (масса бруска), ( g = 9.8 ) м/с² (ускорение свободного падения).
- Нормальная сила: ( N = F_{g1} ) (поскольку брусок находится на горизонтальной поверхности, нормальная сила равна силе тяжести).
- Сила трения: ( F_{fr} = \mu \cdot N = 0.2 \cdot 0.5 \cdot 9.8 = 0.98 ) Н.
- Сила натяжения нити: ( T ) (неизвестная, которую нам нужно найти).
Силы, действующие на груз:
- Сила тяжести: ( F_{g2} = m_2 \cdot g ), где ( m_2 = 0.3 ) кг (масса груза).
- Сила натяжения нити: ( T ).
Запишем второй закон Ньютона для каждого тела:
Для бруска:
[ m1 \cdot a = T - F{fr} ]
[ 0.5 \cdot a = T - 0.98 ]
Для груза:
[ m2 \cdot a = F{g2} - T ]
[ 0.3 \cdot a = 0.3 \cdot 9.8 - T ]
Теперь мы имеем систему из двух уравнений с двумя неизвестными (( T ) и ( a )):
[ 0.5 \cdot a + 0.98 = T ]
[ 0.3 \cdot a + T = 0.3 \cdot 9.8 ]
Из первого уравнения выразим ( T ):
[ T = 0.5 \cdot a + 0.98 ]
Подставим значение ( T ) из первого уравнения во второе:
[ 0.3 \cdot a + 0.5 \cdot a + 0.98 = 2.94 ]
[ 0.8 \cdot a + 0.98 = 2.94 ]
[ 0.8 \cdot a = 2.94 - 0.98 ]
[ 0.8 \cdot a = 1.96 ]
[ a = \frac{1.96}{0.8} \approx 2.45 \text{ м/с}^2 ]
Теперь найдем ( T ):
[ T = 0.5 \cdot 2.45 + 0.98 ]
[ T = 1.225 + 0.98 ]
[ T = 2.205 \text{ Н} ]
Итак, ускорение бруска составляет приблизительно 2.45 м/с², а сила натяжения нити равна 2.205 Н.