В вагоне, который движется горизонтально с ускорением а=2 м/с, висит на шнуре груз массой m=200г. Какое натяжение шнура и под каким углом отклоняется шнур от вертикали?

Физика 11 класс Динамика натяжение шнура угол отклонения ускорение вагона физика 11 класс груз на шнуре горизонтальное движение масса груза Новый

Для решения задачи нам нужно рассмотреть силы, действующие на груз, который висит на шнуре в вагоне, движущемся с ускорением.

Шаг 1: Определим силы, действующие на груз.

• Сила тяжести (mg), направленная вниз.
• Сила натяжения в шнуре (T), которая будет иметь два компонента: горизонтальную (T*sin(θ)) и вертикальную (T*cos(θ)), где θ - угол отклонения шнура от вертикали.

Шаг 2: Запишем уравнения равновесия.

• По вертикали: T*cos(θ) = mg
• По горизонтали: T*sin(θ) = ma

Где:

• m = 200 г = 0.2 кг (переведем массу в килограммы)
• g = 9.8 м/с² (ускорение свободного падения)
• a = 2 м/с² (ускорение вагона)

Шаг 3: Подставим значения в уравнения.

• Сила тяжести: mg = 0.2 кг * 9.8 м/с² = 1.96 Н.
• По вертикали: T*cos(θ) = 1.96 Н.
• По горизонтали: T*sin(θ) = 0.2 кг * 2 м/с² = 0.4 Н.

Шаг 4: Разделим два уравнения для нахождения тангенса угла θ.

• tan(θ) = (T*sin(θ)) / (T*cos(θ)) = (0.4 Н) / (1.96 Н).
• tan(θ) = 0.4 / 1.96 ≈ 0.204.

Шаг 5: Найдем угол θ.

• θ = arctan(0.204).
• θ ≈ 11.5° (посчитаем с помощью калькулятора).

Шаг 6: Найдем натяжение шнура T.

• Используем одно из уравнений, например, T*cos(θ) = 1.96 Н.
• Тогда T = 1.96 Н / cos(11.5°).
• cos(11.5°) ≈ 0.981 (посчитаем с помощью калькулятора).
• T ≈ 1.96 Н / 0.981 ≈ 2.00 Н.

Ответ:

• Угол отклонения шнура от вертикали θ ≈ 11.5°.
• Натяжение шнура T ≈ 2.00 Н.