a1=a2 (1)
a2=a3 (2)
T1=T2=T (3)
Fу1=Fу2=Fу (4)
Пусть a=a1=a2=a3. По второму закону Ньютона в проекциях на оси для кубика:
Oy: N−Mg=0⇒N=Mg
Сила трения:
Fтр=μN=μMg
Ox: T−Fтр=Ma
T−μMg=Ma⇒T=μMg+Ma
Для брусков:
Fу−mg=−ma⇒Fу=mg−ma
T−mg−Fу=−ma
Подставим в последнее выражение силу натяжения и силу упругости:
μMg+Ma−mg−(mg−ma)=−ma
μMg+Ma−2mg+ma=−ma
(M+m+m)a=2mg−μMg
Ускорение движения тел:
a=M+2mg(2m−μM)=3,2+2⋅0,910⋅(2⋅0,9−0,3⋅3,2)=1,68 м/с2
Сила упругости:
Fу=m(g−a)
k(l−l0)=m(g−a)
l−l0=km(g−a)
Длина пружины при движении брусков:
l=l0+km(g−a)=0,13+1200,9⋅(10−1,68)=0,1924 м
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 второй закон Ньютона.
4) Так как нить нерастяжима, то (1).
5) Так как длина пружины постоянна, то (2).
6) Так как нить невесома, то (3).
7) Так как пружина легкая, то (4).