Условие задачи:

На гладкой доске лежат два тела массами 2 и 3 кг, соединенные легкой нерастяжимой нитью. К первому телу приложили горизонтальную силу 5 Н, ко второму — 10 Н, направленную противоположно первой. Определите силу натяжения нити, соединяющей тела.

Задача №2.1.57 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(m_1=2\) кг, \(m_2=3\) кг, \(F_1=5\) Н, \(F_2=10\) Н, \(T-?\)

Решение задачи:

Схема к решению задачиТак как приложенные силы не равны по величине, то данная система тела начнет ускоренное движение в сторону большей силы. Из второго закона Ньютона в проекции на ось \(x\) для каждого из тел следует:

\[\left\{ \begin{gathered}
{F_2} — T = {m_2}a \hfill \\
T — {F_1} = {m_1}a \hfill \\
\end{gathered} \right.\]

Поделим выражения друг на друга.

\[\frac{{{F_2} — T}}{{T — {F_1}}} = \frac{{{m_2}}}{{{m_1}}}\]

Произведем математические преобразования целью которых является попытка выразить искомую силу натяжения \(T\). Перемножим дробь «крест-накрест»:

\[{F_2}{m_1} — T{m_1} = T{m_2} — {F_1}{m_2}\]

Все члены с \(T\) переносим в правую часть, выносим за скобки \(T\), выражаем \(T\).

\[T\left( {{m_1} + {m_2}} \right) = {F_2}{m_1} + {F_1}{m_2}\]

\[T = \frac{{{F_2}{m_1} + {F_1}{m_2}}}{{{m_1} + {m_2}}}\]

Посчитаем численное значение силы натяжения \(T\).

\[T = \frac{{10 \cdot 2 + 5 \cdot 3}}{{2 + 3}} = 7\; Н\]

Ответ: 7 Н.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

2.1.56 Чтобы на неподвижном блоке поднимать равномерно груз, требуется усилие 270 Н
2.1.58 Человек везет двое связанных между собой саней, прикладывая к веревке силу 120 Н
2.1.59 Тело массой 100 г движется вверх по вертикальной стенке под действием силы 2 Н

Пожалуйста, поставьте оценку
( 8 оценок, среднее 5 из 5 )
Вы можете поделиться с помощью этих кнопок:
Комментарии: 7
  1. Борис

    А почему мы не учитываем силу трения?

  2. Вадим

    Два ящика соединенны веревкой. Масса первого ящика = 1 кг, масса второго ящика = 3 кг. На первый ящик действует горизонтально направленная сила= 10Н. Трение между коробками и поверхностью f = 0,2. С каким ускорением движутся блоки? Какой должен быть коэффициент трения, чтобы блоки двигались с постоянной скоростью?

    помогите с решением плиз, у меня получилось по первому вопросу
    a = 2.3с
    а по второму вопросу ускорение получается нулевым, правильно? и коэффициент трения = 0,25

    1. Easyfizika (автор)

      Если записать второй закон Ньютона для каждого тела в проекции на горизонтальную ось и сложить, то Вы должны получить:\[F — f\left( {M + m} \right)g = \left( {M + m} \right)a\]Откуда:\[a = \frac{F}{{M + m}} — fg\]\[a = \frac{{10}}{{3 + 1}} — 0,2 \cdot 10 = 0,5\;м/с^2\]Да, во втором случае ускорение нулевое. Записываете уже первый закон Ньютона для каждого тела в проекции на горизонтальную ось и складываете, тогда:\[f = \frac{F}{{\left( {M + m} \right)g}}\]\[f = \frac{{10}}{{\left( {3 + 1} \right) \cdot 10}} = 0,25\]Как видите, при нахождении ускорения у Вас где-то есть ошибка :smile:

  3. Cat 555

    У меня такой вопрос
    Какой будет сила натяжения если силы F1 и F2 поменять местами?

    1. Easyfizika (автор)

      Проделайте те же самые действия, тогда сможете ответить на свой же вопрос.
      Записываем второй закон Ньютона для обоих тел:
      \[\left\{ \begin{gathered}
      {F_1} — T = — {m_2}a \hfill \\
      T — {F_2} = — {m_1}a \hfill \\
      \end{gathered} \right.\]
      Делим уравнения друг на друга:
      \[\frac{{{F_1} — T}}{{T — {F_2}}} = \frac{{{m_2}}}{{{m_1}}}\]
      Перемножаем крест-накрест:
      \[{F_1}{m_1} — T{m_1} = T{m_2} — {F_2}{m_2}\]
      Все члены с \(T\) переносим в правую часть, выносим за скобки \(T\) и выражаем её.
      \[T\left( {{m_1} + {m_2}} \right) = {F_1}{m_1} + {F_2}{m_2}\]
      Откуда окончательно имеем:
      \[T = \frac{{{F_1}{m_1} + {F_2}{m_2}}}{{{m_1} + {m_2}}}\]
      Численный ответ:
      \[T = \frac{{5 \cdot 2 + 10 \cdot 3}}{{2 + 3}} = 8\;Н\]

  4. Юлия

    а ведь у нас между грузами возникает 2 силы натяжения в разные стороны. Нам не нужно их складывать?? (7+7)

    1. Easyfizika (автор)

      Нет, нет и еще раз нет. На каждое из тел действует одна сила натяжения, так как на каждое тело действует одна нить. Сила натяжения возникает между каждым грузом и нитью, а не «между грузами».

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: