2 примера применения законов Ньютона к системе канат-шкив.
1. Масса блока 1 составляет 2 кг, масса блока 2 — 3 кг, ускорение свободного падения — 10 м/с².2Определите (а) величину и направление ускорения системы (б) величину силы натяжения, действующей на веревку!
Обсуждение
Известен :
Масса блока 1 (м)1) = 2 кг
Масса блока 2 (м)2) = 3 кг
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²2
Вес блока 1 (w)1) = м1 g = (2)(10) = 20 Ньютонов
Вес блока 2 (w)2) = м2 g = (3)(10) = 30 Ньютонов
Джаваб :
(а) величина и направление ускорения системы
w2 > ж1 Следовательно, блок 2 движется вниз, блок 1 — вверх. Таким образом, система движется по часовой стрелке. Сила, направленная в ту же сторону, что и движение системы, равна w.2 и Т1, является положительной. Сила, направленная противоположно движению системы, а именно T.2 Дэн В1, отрицательное.
Сила натяжения, действующая на канат, одинакова в каждой его части.
Итак, Т1 = Т2 = Т
w2 – Т + Т – в1 = (м1 + м2) в
w2 - в1 = (м1 + м2) в
30 – 20 = (2 + 3) а
10 = 5 а
а = 10/5
a = 2 м / с2
Величина ускорения системы составляет 2 м/с².2.
(б) величина натяжения в канате
Обзор блока 2.
На блок 2 действуют две силы. первыйвес блока 2 (w)2), которая направлена вниз, в том же направлении, что и движение блока 2, поэтому она имеет положительный знак. второйсила натяжения троса на блоке 2 (Т)2), которая направлена вверх, в противоположную направлению движения блока 2, поэтому имеет отрицательный знак. Применим второй закон Ньютона:
Обзор блока 1.
На блок 1 действуют две силы. первыйвес блока 1 (w)1), которая направлена вниз, в противоположную направлению движения блока 1, поэтому имеет отрицательный знак. второйсила натяжения троса на блоке 1 (Т)1), которая направлена вверх, в том же направлении, что и движение блока 1, поэтому она имеет положительный знак. Применим второй закон Ньютона:
Величина силы натяжения каната = T1 = Т2 = T = 24 Ньютон
2. Блок 1 находится на шероховатой плоской поверхности с трением. Масса блока 1 составляет 2 кг, масса блока 2 — 4 кг, а ускорение свободного падения — 10 м/с².2Коэффициенты статического и кинетического трения равны 0,4 и 0,3 соответственно. Система находится в состоянии покоя или движется? Если система движется, определите величину и направление ускорения системы!
Обсуждение
Сила натяжения (T) каната не показана, поскольку, как и в предыдущем расчете, сила натяжения каната в конечном итоге исключается из уравнения. Если она указана в задании, то силу натяжения каната необходимо показать, но если она не указана в задании, то ее можно просто проигнорировать.
Известен :
Задан вопрос Система неподвижна или движется? Если движется, определите величину и направление ускорения системы!
Джаваб :
Потому что в2 > fs (40 Ньютонов > 8 Ньютонов) тогда система движется, при этом блок 2 движется вертикально вниз, а блок 1 — горизонтально вправо. Когда система движется, сила трения, действующая на блок 1, равна силе кинетического трения (f).kПримените второй закон Ньютона:
Величина ускорения системы составляет 5,7 м/с².2
[Английский: Тела, соединенные шнуром и блоком – применение закона движения Ньютона ]
