Динамика. Силы

Задание №2. Динамика

№2. Задание 2

ID: 00014539

Два груза одинаковой массы $$M$$ , связанные нерастяжимой и невесомой нитью, движутся прямолинейно по гладкой горизонтальной поверхности под действием горизонтальной силы $$F$$ , приложенной к одному из грузов (см. рисунок). Минимальная сила $$F$$ , при которой нить обрывается, равна $$12$$ Н. При какой силе натяжения нить обрывается?

Ответ дайте в ньютонах.

Рисунок к заданию 2 ЕГЭ по физике — Динамика. Силы

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Идея

Два одинаковых груза стоят паровозиком на гладком столе и связаны нитью. За передний тянут силой $$F$$ , нить тащит за собой задний. Вопрос «при какой силе натяжения рвётся нить» = «чему равно натяжение, когда $$F = 12$$ Н».

Хитрость в том, что нить тянет только задний груз. А разгоняет нить именно его — значит натяжение зависит лишь от массы заднего груза и общего ускорения.

Шаг 1. Ускорение всей системы

Сила $$F$$ разгоняет оба груза (общая масса $$2M$$ ):

$a = \frac{F}{2M}.$

Шаг 2. Натяжение из заднего груза

На задний груз действует только нить $$T$$ , она его и разгоняет:

$T = M a = M \cdot \frac{F}{2M} = \frac{F}{2} = \frac{12}{2} = 6 \text{ Н}.$

Получается красивый результат: нить держит ровно половину приложенной силы. Это потому, что грузы одинаковые — нити «достаётся» тянуть половину состава.

Ответ

Другие задания по теме «Динамика. Силы» (8)