Качественные задачи по физике в средней школе и не только… (Тульчинский) - страница 34
Рис. 49
Но это и означает, что веревка провисла. Другими словами, сила тяжести, действующая на каждый участок веревки, может быть скомпенсирована только в том случае, если веревка провисает.
Значит, веревка может выглядеть непровисшей, но вообще без провисания можно натянуть веревку либо в отсутствие силы тяжести, либо в ситуации, когда воздействие силы тяжести уравновешивается какой-либо другой силой помимо сил упругости в самой веревки. Что это могла бы быть за сила?
26. Рвется там, где… толсто!
Свитер находится в покое – значит, действующие на него силы уравновешены. Это сила тяжести, направленная вниз, и сила реакции вешалки, на которой он висит. Значит, сила реакции по величине равна силе тяжести, действующей на свитер.
Вешалка тоже находится в покое. На нее действуют сила тяжести вешалки, вес свитера (равный силе реакции вешалки по третьему закону Ньютона) и сила реакции веревочки. Значит, сила реакции веревочки по величине равна сумме силы тяжести, действующей на саму вешалку, и веса свитера. Но вес свитера, как мы уже выяснили, равен силе тяжести, действующей на свитер. Получается, что сила реакции веревочки по величине равна сумме сил тяжести, действующих на свитер и на вешалку.
Веревочка, в свою очередь, находится в равновесии. На нее действуют вес вешалки со свитером (по третьему закону Ньютона равный силе реакции веревочки, которая, в свою очередь, равна сумме сил тяжести вешалки и свитера), сила тяжести самой веревочки и сила реакции со стороны того кусочка бельевой веревки, к которому Винкель привязал веревочку с вешалкой. Из равновесия веревочки вытекает, что сила реакции со стороны бельевой веревки должна иметь такую же величину, как суммарная сила тяжести свитера, вешалки и веревочки. (Масса веревочки совсем маленькая по сравнению с массой свитера и вешалки, и в таком же соотношении находятся силы тяжести, так что веревочкой можно было бы легко пренебречь – но и особого выигрыша это нам не даст.) По третьему закону Ньютона сила реакции, действующая на веревочку со стороны бельевой веревки, по величине равна весу всей конструкции (свитера, вешалки и веревочки), действующему на бельевую веревку со стороны веревочки.
Итак, мы выстроили длинную и несколько утомительную цепочку рассуждений, которая привела нас вот к какому выводу: на кусочек бельевой веревки, к которому привязана вешалка со свитером, действует сила, по величине равная суммарной силе тяжести свитера, вешалки и веревочки. Эта сила добавляется к силам, действующим на участок бельевой веревки, которые мы проанализировали в задаче 25.