Вопрос: Два груза, связанные нерастяжимой и невесомой нитью, движутся по гладкой горизонтальной поверхности под действием горизонтальной силы, приложенной к грузу массой М1 = 1 кг. Минимальная сила F, при которой нить обрывается, равна 12 Н. Известно, что нить может выдержать нагрузку не более 8 Н. Чему равна масса второго груза?

Физика 11 класс Динамика физика 11 класс грузы нерастяжимая нить невесомая нить горизонтальная сила масса минимальная сила обрыв нити нагрузка расчет массы динамика механика сила трения движение по поверхности Новый

Давайте разберемся с этой задачей шаг за шагом, чтобы найти массу второго груза.

У нас есть два груза, связанные нитью, и на один из них (масса M1) действует сила F. Мы знаем, что минимальная сила, при которой нить обрывается, составляет 12 Н, а максимальная нагрузка, которую она может выдержать, равна 8 Н.

Это значит, что если сила F превышает 8 Н, нить не выдержит и порвется. Следовательно, для того чтобы избежать обрыва нити, сила, приложенная к первому грузу, должна быть меньше или равна 8 Н.

Теперь давайте определим, какую силу F мы можем приложить к первому грузу, и как она связана с массой второго груза (M2).

Согласно второму закону Ньютона, сила, действующая на систему, равна произведению массы системы на ее ускорение:

1. Нахождение ускорения системы

• Обозначим силу F как силу, которую мы прикладываем к первому грузу.
• Суммарная масса системы: M = M1 + M2.
• Ускорение системы: a = F / M.

2. Условие для нити

• Сила, действующая на второй груз (M2), будет равна T (натяжению в нити).
• Согласно условию задачи, T не должно превышать 8 Н.

3. Запишем уравнение для второго груза

• Согласно второму закону Ньютона для второго груза: T = M2 * a.

Теперь мы можем выразить массу второго груза через натяжение:

• 8 Н = M2 * (F / (M1 + M2)).

Теперь подставим значение M1 = 1 кг и T = 8 Н:

• 8 = M2 * (F / (1 + M2)).

Далее, помним, что для того чтобы нить не оборвалась, максимальная сила, которую мы можем приложить, равна 12 Н. Но для нашего анализа мы уже установили, что 8 Н — это максимальная нагрузка для нити, следовательно:

• F = 12 Н.

Теперь подставим это значение в уравнение:

• 8 = M2 * (12 / (1 + M2)).

Перепишем уравнение:

• 8 * (1 + M2) = 12 * M2.

Раскроем скобки:

• 8 + 8 * M2 = 12 * M2.

Теперь перенесем все члены с M2 в одну сторону:

• 8 = 12 * M2 - 8 * M2.

Упростим:

• 8 = 4 * M2.

Теперь найдем M2:

• M2 = 8 / 4 = 2 кг.

Ответ: Масса второго груза равна 2 кг.