Мальчик массой 30 кг сидит на веревочной качели. На какую высоту поднимется сиденья качели, если масса мальчика 30 кг, он спрыгнул горизонтально со скоростью 1 м / с. Масса сиденья качели - 10 кг. Трением пренебречь. ответ записать в сантиметрах только числом.
пусть R - расстояние от оси вращения до груза 2m
на тело m действуют силы
сила инерции =m*w^2*r
сила тяжести =mg
сила натяжения нити =корень((m*w^2*r )^2+(mg)^2)
на тело 2m действуют силы
сила инерции =2m*w^2*R
сила тяжести =2mg
сила натяжения нити =корень((2m*w^2*R )^2+(2mg)^2)
угол изгиба нити будет 90 тогда, когда тангенс угла между вертикалью и одним плечом равен котангенсу угла между вертикалью и другим плечом
tg(alpha)=m*w^2*r / mg = 2mg/(2m*w^2*R)
система в равновесии, если натяжение нити на оба груза одинаковы
корень((m*w^2*r )^2+(mg)^2)=корень((2m*w^2*R )^2+(2mg)^2)
поехали
m*w^2*r / mg = 2mg/(2m*w^2*R)
корень((m*w^2*r )^2+(mg)^2)=корень((2m*w^2*R )^2+(2mg)^2)
w^4*r*R = g^2
(m*w^2*r )^2+(mg)^2=(2m*w^2*R )^2+(2mg)^2
w^4*r*R = g^2
w^4*r^2+g^2=4*w^4*R^2+4*g^2
w^4*r*R = g^2
w^4*(r^2-4R^2)=3*g^2
w^4*r*R = g^2
r=4*R
w^2 = 2g/r=g/(2R)
r=4*R
tg(alpha)=m*w^2*r / mg=w^2*r / g=2g/r*r / g=2
sin(alpha)=2/корень(5)
tg(ALPHA)=1/2
sin(ALPHA)=1/корень(5)
r/sin(alpha)+R/sin(ALPHA)=L
R*(4*корень(5)/2+1*корень(5)/1)=L
R*3*корень(5)=L
R=L/(3*корень(5))
w^2 = 2g/r=g/(2R)=3*g*корень(5)/(2*L)
w=корень(3*g*корень(5)/(2*L))
a*t^2 / 2 = S - v0*t , a = 2*( S - v0*t) / t^2 . Подставим числа:
a = 2*( 20 - 5*3) / 9=10 / 9 м/c^2. (1,1м/c^2 примерно). Скорость определим по формуле скорости v = v0+a*t , v=5+1,1*3=8,3м/c.
Определим путь за первую секунду ( t1=1c). S 1 =v0*t1 +a*t1^2 / 2 . S1=5*1+1,1*1 / 2=
=5,55м.
Определим путь за две секунды ( t2=2c). S2 = v0*t2 +a*t2^2 / 2 . S2=5*2 + 1,1*4 / 2=
=12,2м.
Путь за вторую секунду= путь за 2с минус путь за 1с. S=S2 - S1. S=12,2 - 5,55=6,65м.
ответ: а =1,1м/c^2 , v=8,3м/c , S=6,65м.