На нерастяжимой и невесомой нити, перекинутой через идеальный блок, висят два одинаковых бруска массой m=0,5кг. На один из брусков кладут груз m0, и система приходит в движение. Найдите массу груза, если сила, с которой он давит на брусок, равна 2Н. Какие физические законы Вы использовали при решении задачи? Обоснуйте их применение в данном случае.
Решение
∣a1∣=∣a2∣=a(1) T1=T2=T(2) N=Fд По второму закону Ньютона отдельно для груза: Oy:N−m0g=−m0a Для левого бруска: Oy:T−mg=ma⇒T=mg+ma Для системы тел “брусок + груз”: Oy:T−(m+m0)g=−(m+m0)a Подставим силу натяжения нити: mg+ma−mg−m0g=−ma−m0a 2ma+m0a=m0g Ускорение движения тел: a=2m+m0m0g Подставим ускорение в выражение, записанное отдельно для груза: N−m0g=−m0⋅2m+m0m0g N⋅(2m+m0)−m0g(2m+m0)=−m02g 2mN+Nm0−2m0mg−m02g=−m02g 2mN=m0(2mg−N) Масса груза: m0=2mg−N2mN=2⋅0,5⋅10−22⋅0,5⋅2=0,25кг
Ответ: 0,25кг
Обоснование: 1) Рассмотрим систему отсчета, связанную с Землей. Будем считать ее инерциальной. 2) Так как тела движутся поступательно, используем для них модель материальной точки. 3) Распишем для левого бруска, груза и для системы тел “брусок + груз” второй закон Ньютона. 4) По третьему закону Ньютона модули сил N и Fд равны. 5) Так как нить нерастяжима, то (1). 6) Так как нить невесома, а блок идеален, то (2).