Question

Помогите, пожалуйста, с физикой! Маленький шарик массой 200 г висит на нити длиной 2 м. Шарик отводят от положения равновесии так, что нить образует угол 60° с вертикалью, и опускают без толчка. Определите (в ньютонах) силу натяжения нити в момент прохождения положения равновесия. Сопротивление воздуха не учитывайте; считайте, что g = 10 м/с².

Answer 1

Сила натяжения T = m*g + m*a, где a=V^2/L   L - длина нити

T= m*g + m*V^2/L

Скорость найдем по закону сохранения энергии:

m*g*h = m*V^2/2, где h = L(1- соs60)=0,5*L=L/2

m*g*L/2=m*V^2/2

m*V^2=m*g*L

V^2=g*L

Дальше подставляем g*L вместо V^2 в формулу T= m*g + m*V^2/L

T=m*g + m*g*L/L = m*g + m*g = 2*m*g = 2*0,2*10=4 Н

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать законы динамики для составления уравнений движения шарика.

На шарик действуют две силы: сила тяжести (вниз) и сила натяжения нити (вверх). В момент прохождения положения равновесия, эти две силы должны быть сбалансированы.

Сила тяжести вычисляется как произведение массы шарика (200 г) на ускорение свободного падения (g = 10 м/с²): F_тяж = m * g = 0.2 кг * 10 м/с² = 2 Н.

Сила натяжения нити направлена вдоль нити и является радиальной составляющей силы натяжения. Мы можем разложить эту силу на две составляющие: горизонтальную и вертикальную. Горизонтальная составляющая силы натяжения будет равна нулю в положении равновесия, так как нет никаких горизонтальных сил. Поэтому мы будем рассматривать только вертикальную составляющую.

Вертикальная составляющая силы натяжения равна: F_нат = F_тяж * cos(θ), где θ - угол, образованный нитью с вертикалью (60°).

Подставляем значения и решаем: F_нат = 2 Н * cos(60°) = 2 Н * 0.5 = 1 Н.

Таким образом, сила натяжения нити в момент прохождения положения равновесия составляет 1 Н.