ускорение a1 при подъеме можно определить из кинематического уравнения, отталкиваясь от того, что конечная скорость равна нулю при максимальном перемещении S (его можно выразить через sinα), а ускорение a1 отрицательно, т.к. тело тормозит:
напишем второй закон Ньютона в проекции на ось, направленную вдоль плоскости и сонаправленную с ускорением:
ma1 = mgsinα + u mgcosα. отсюда
u = (a1/(gcosα)) - tgα ≈ 0.13
3) ускорение при спуске a2 можно определить, вероятно, из кинематического уравнения, но я воспользуюсь динамикой (изменилось то, что сила трения изменила направление)
ma2 = mgsinα - u mgcosα,
a2 = g (sinα - u cosα) ≈ 3.8 м/c²
4) время возврата шайбы в начальное положение будет складываться из времени подъема t1 и спуска t2
время t1 можно определить из уравнения скорости, учитывая, что конечная скорость в точке S равна нулю
0 = v0 - a1t1,
t1 = v0/a1 = 2 c
время t2 определяем из кинематического уравнения пути, учитывая, что начальная скорость равна нулю
Пусть верёвка составляет с вертикалью углы alpha1 и alpha2, натяжения верёвки в точках крепления T1 и T2, массы, пропорциональные длинам l1 и l2 есть m1 и m2. Можно показать, что в нижней точке веревка горизонтальна, и пусть натяжение в нижней точке T. По третьему закону Ньютона в точках крепления возникают силы реакции N1 и N2.
Разрежем мысленно верёвку в нижней точке и уберем крепление со стены. Для примера будем рассматривать первый кусок.
Для того, чтобы кусок веревки находился в равновесии, необходимо уравновесить силу тяжести m1 g, для этого её надо тянуть с силами N1 и T. Записываем условия равновесия в проекции на оси: x: T = T1 sin(alpha1) y: m1 g = T1 cos(alpha1)
Из первого уравнения T1 = T/sin(alpha1), поэтому m1 = T/g * ctg(alpha1) Аналогично, m2 = T/g * ctg(alpha2).
Тогда m1/m2 = l1/l2 = ctg(alpha1)/ctg(alpha2)
Подставляем alpha1 = 45°, alpha2 = 60°, и получаем ответ.
ускорение a1 при подъеме можно определить из кинематического уравнения, отталкиваясь от того, что конечная скорость равна нулю при максимальном перемещении S (его можно выразить через sinα), а ускорение a1 отрицательно, т.к. тело тормозит:
S = v0²/(2a1) => a1 = v0²/(2S) = (v0² sinα)/(2h) = 6 м/c²
2) u - ?
напишем второй закон Ньютона в проекции на ось, направленную вдоль плоскости и сонаправленную с ускорением:
ma1 = mgsinα + u mgcosα. отсюда
u = (a1/(gcosα)) - tgα ≈ 0.13
3) ускорение при спуске a2 можно определить, вероятно, из кинематического уравнения, но я воспользуюсь динамикой (изменилось то, что сила трения изменила направление)
ma2 = mgsinα - u mgcosα,
a2 = g (sinα - u cosα) ≈ 3.8 м/c²
4) время возврата шайбы в начальное положение будет складываться из времени подъема t1 и спуска t2
время t1 можно определить из уравнения скорости, учитывая, что конечная скорость в точке S равна нулю
0 = v0 - a1t1,
t1 = v0/a1 = 2 c
время t2 определяем из кинематического уравнения пути, учитывая, что начальная скорость равна нулю
S = (a2 t2²)/2 => t2 = sqrt((2S)/a2) ≈ 2.513 c
тогда t ≈ 4.513 c