Груз, подвешенный на нити и стержне

«Тройной вес»

Шарик массой m подвешен в точке О на нити длиной l (рис. 33.1). Отведём его на угол 90° и отпустим без толчка. Шарик начнёт двигаться по окружности.

Рис. 33.1

Обозначим скорость, с которой шарик проходит положение равновесия (рис. 33.2).

Рис. 33.2

1. Используя рисунок 33.2, ответьте на вопросы:

а) Какие силы показаны на рисунке?

б) Как направлено ускорение шарика?

в) Выразите модуль равнодействующей через модули показанных сил.

2. Перенесите в тетрадь рисунок 33.2, укажите на нём ускорение шарика и объясните смысл следующих уравнений:

3. Шарик массой 100 г подвешен на нити длиной 1 м. Его отклоняют на 90° и отпускают без толчка.

а) Чему равна сила натяжения нити, когда шарик проходит положение равновесия?

б) Во сколько раз вес шарика при прохождении положения равновесия больше силы тяжести?

П о д с к а з к а. Чтобы найти силу натяжения нити, удобно разделить уравнение (2) на уравнение (1). Вспомните определение веса тела.

Итак, в данном случае при прохождении шариком положения равновесия нить должна выдержать «тройной вес»!

Сообщим шарику в нижней точке такую скорость _н, чтобы он двигался в вертикальной плоскости по окружности (рис. 33.3).
На рисунке показаны последовательные положения шарика через равные промежутки времени (их можно зафиксировать, например, с помощью видеосъёмки).

4. Почему в верхней части рисунка расстояния между последовательными положениями шарика меньше?

5. Сделайте в тетради чертёж, на котором изобразите:

а) силы, действующие на шарик в верхней и нижней точках окружности (обозначьте _в и _н силы натяжения нити в этих точках);

б) ускорение шарика в этих точках. В верхней точке ускорение направлено вниз, а в нижней — вверх.

Продолжение >>>