Физика для любознательных. Том 1. Материя. Движение. Сила (Роджерс) - страница 184
Попытаемся теперь выделить подвешиваемый груза. Масса его 2 кг (фиг. 183), а силы такие:
ПРИТЯЖЕНИЕ ЗЕМЛИ, ДЕЙСТВУЮЩЕЕ НА ГРУЗ = (2 кг)∙(9,8 ньютон/кг) = 19,6 ньютон (направлено вниз).
Следовательно, результирующая сила F, которая сообщает ускорение грузу, равна (19,6 — Т) ньютон и направлена вниз.
Поэтому, применяя соотношение F = M∙a к грузу и подставляя то же самое ускорение 1,96 м/сек>2, получаем
19,6 — Т = (2 кг) (1,96 м/сек>2), Т = 19,6–3,92 = 15,68 ньютон,
т. е. точно тот же результат, что и раньше.
Фиг. 183. Выделенный груз.
Таким образом, из 19,6 ньютон земного притяжения, действующего на груз, 3,92 ньютон идут на ускорение движения самого груза, а 15,68 ньютон передаются нитью и сообщают ускорение тележке.
Если тот факт, что натяжение нити не равно весу груза, вызывает недоумение, проделайте следующий мысленный эксперимент:
1) Положите груз 2 кг на ладонь. Какую силу вы ощущаете, держа груз неподвижно?
2) Опускайте руку с ускорением, направленным вниз и чуть большим g (фиг. 184). Какую силу вы ощущаете? С какой силой вы действуете на груз? Какое воздействие оказывает на груз приложенная к нему сила притяжения Земли?
Фиг. 184. Как почувствовать малую долю веса.
3) Опускайте руку с ускорением, направленным вниз и близким к >1/>2g.
Какое воздействие теперь оказывает на груз приложенная к нему сила земного притяжения? Какую силу вы ощущаете теперь? (Это, разумеется, повторение приведенного выше рассмотрения в более простой форме, но если начать с предельного случая ускорения g, то легче понять результат рассуждений.)
4) Повторите первое и второе рассуждения для случая, когда в руке держат веревку, к которой подвешен груз 2 кг.
Задача 11. Потеря натяжения
а) Грузы массой, 2 и 1 кг подвешена к концам бечевки, перекинутой через легкий блок, в котором отсутствует трение (фиг. 185). Если задержать блок и одновременно прижать к нему бечевку, чтобы не было никакого движения, то натяжение бечевки слева будет 9,8 ньютон (или 1 кГ), а справа 19,6 ньютон. Если отпустить бечевку и блок, то грузи начнут двигаться с ускорением.
Фиг. 185.
1) Каким образом совершает ускоренное движение правый груз массой 2 кг?
Будет ли натяжение бечевки, к которой он подвешен, таким же, как и раньше? Большим, меньшим? Почему?
2) Будет ли натяжение бечевки, к которой подвешен груз массой 1 кг, таким же, как раньше? Большим, меньшим? Почему?
3) Предположим, что трение в блоке отсутствует и масса блока равна нулю.
Как вы, думаете, какое соотношение должно в этом случае существовать между натяжениями бечевки по обеим сторонам блока, если предоставить системе возможность свободно двигаться?