Мальчик вращает в горизонтальной плоскости три связанных верёвкой шара (рис. 266). Расстояние между шарами 1 м, масса каждого шара 0,1 кг. Чему равны силы натяжения всех трёх кусков верёвки, если шар 3 движется со скоростью 6 м/с? Какая из верёвок разорвётся в первую очередь, если вращение ускорить? Силой тяжести шаров пренебречь.
рис. 266
Дано:
кг;
м;
м/с.
Найти:
− ?
− ?
− ?
Решение:
Изобразим силы натяжения нити , , , действующие на шары.
Запишем второй закон Ньютона в векторной форме для каждого шара:
;
;
;
Выберем ось X параллельно горизонтальной плоскости. Рассмотрим уравнения в проекции на горизонтальную ось:
Ось X:
;
;
;
;
;
м;
Н;
Найдем период обращения 3−го шара.
;
с;
Так шары связаны одной веревкой, то период обращения одинаков для всех трех шаров.
;
Найдем скорость движения 1−го и 2−го шаров:
м;
м;
;
м/с;
м/с;
Надем силу натяжения 2−го куска верёвки:
;
Н;
Надем силу натяжения 1−го куска верёвки:
;
Н;
Ответ: 2,4 Н; 2 Н; 1,2 Н. Ели вращение ускорить,разорвётся в первую очередь 1−й кусок веревки, т.к. в нем сила натяжения больше.