ID: 00014537
Брусок массой M = 300 г соединён с грузом массой m = 200 г невесомой и нерастяжимой нитью, перекинутой через невесомый идеальный блок (см. рисунок). Брусок скользит без трения по неподвижной наклонной плоскости, составляющей угол 30° с горизонтом. Чему равно ускорение груза m?
Ответ дайте в м/с².
Источник: Сборник Гиголо
Тут наклонная плоскость и блок. Брусок M = 0{,}3 кг лежит на гладкой горке (угол 30°), а через блок на вершине свисает груз m = 0{,}2 кг. Кто кого перетянет? Брусок на склоне тянет вниз вдоль наклонной только часть своего веса — Mg\sin 30°, а висящий груз тянет вниз всем своим весом mg. Сравним: Mg\sin 30° = 0{,}3 \cdot 10 \cdot 0{,}5 = 1{,}5 Н против mg = 2 Н. Перевешивает висящий груз — он опускается, а брусок едет вверх по склону.
Трения нет — это упрощает. Нить нерастяжима, поэтому ускорения одинаковы. Рассмотрим систему целиком вдоль направления движения.
Движущая сила — вес висящего груза mg; противодействует скатывающая составляющая бруска Mg\sin\alpha:
mg - Mg\sin\alpha = (M + m)\,a.
a = \frac{mg - Mg\sin\alpha}{M + m} = \frac{0{,}2 \cdot 10 - 0{,}3 \cdot 10 \cdot 0{,}5}{0{,}3 + 0{,}2} = \frac{2 - 1{,}5}{0{,}5} = \frac{0{,}5}{0{,}5} = 1 \text{ м/с}^2.
Ускорение груза m равно ускорению всей системы — нить связывает их жёстко.
Ответ: 1 м/с².