На концах нити, переброшенной через два неподвижных блока, висят два одинаковых груза (рис. 35.7). К середине нити прикрепляют такой же третий груз. На какое расстояние h опустится этот груз после установления равновесия? Расстояние между осями блоков равно 2l Трением в осях блоков можно пренебречь.
от

1 Ответ

Дано:
- масса каждого груза m (одинаковая для всех трех)
- расстояние между осями блоков = 2l
- третий груз прикреплен к середине нити

Найти:
расстояние h, на которое опустится третий груз после установления равновесия.

Решение:

1. Сначала определим начальное состояние системы. В этом состоянии два груза висят на концах нити, и третий груз прикреплен в центре. Так как грузы одинаковые, система находится в равновесии.

2. Когда третий груз добавляется, он создает дополнительную силу вниз, которая приведет к изменению положения системы. Теперь у нас имеется три груза: два на концах и один в центре.

3. После прикрепления третьего груза система начинает двигаться вниз, пока не достигнет нового равновесия.

4. Рассмотрим силы, действующие на систему. На два груза, находящиеся на концах, действует сила тяжести F_g = m * g. На третий груз также действует сила тяжести F_g = m * g.

5. При установлении нового равновесия, сумма сил должна быть равна нулю.

6. Поскольку грузы одинаковые, можно записать уравнение для суммарной силы:
2*m*g - 3*m*g = 0.

Это уравнение показывает, что когда третий груз добавляется, система будет перемещаться вниз, пока не выровняется.

7. Обозначим новое положение третьего груза как h от его первоначального положения. Мы знаем, что длина нити от одного блока до другого составляет 2l. В установленном равновесии длина нити не изменится, но распределение нагрузки изменится.

8. Можно записать уравнение для расстояний:

h + l = (высота самой нити) / 2.

9. Таким образом, высота новой системы с учетом опускания третьего груза будет:

h + l = 2l / 3.

10. Следовательно, после опускания третьего груза у нас получается:

h = 2l / 3 - l = l / 3.

Ответ:
h = l / 3.
от