Какова сила натяжения нити в нижней точке траектории, если шарик массой 0.5 кг, привязанный к нитке длиной 50 см, вращается в вертикальной плоскости и проходит эту точку со скоростью 7 м/с?

Физика 11 класс Динамика вращательного движения сила натяжения шарик масса 0.5 кг нить вертикальная плоскость скорость 7 м/с физика 11 класс траектория Движение центростремительное ускорение

Чтобы найти силу натяжения нити в нижней точке траектории, нужно учитывать два основных момента: силу тяжести, действующую на шарик, и центростремительную силу, необходимую для поддержания кругового движения.

Давайте поэтапно разберем решение этой задачи:

1. Определим силу тяжести: Сила тяжести (Fт) вычисляется по формуле:
• Fт = m * g

где:

• m = 0.5 кг - масса шарика,
• g = 9.8 м/с² - ускорение свободного падения.

Подставим значения:

• Fт = 0.5 * 9.8 = 4.9 Н.
2. Определим центростремительную силу: Центростремительная сила (Fц) необходима для поддержания кругового движения и вычисляется по формуле:
• Fц = m * v² / r

где:

• v = 7 м/с - скорость шарика,
• r = 0.5 м - радиус круговой траектории (длина нити).

Теперь подставим значения:

• Fц = 0.5 * (7)² / 0.5 = 0.5 * 49 / 0.5 = 49 Н.
3. Определим силу натяжения нити: В нижней точке траектории сила натяжения (T) будет равна сумме центростремительной силы и силы тяжести:
• T = Fц + Fт

Подставим найденные значения:

• T = 49 Н + 4.9 Н = 53.9 Н.

Ответ: Сила натяжения нити в нижней точке траектории составляет 53.9 Н.

Давай разберемся с этой задачей вместе! Это очень увлекательно и интересно!

Когда шарик вращается в вертикальной плоскости, в нижней точке его траектории действуют две силы:

• Сила тяжести (mg), которая направлена вниз.
• Сила натяжения нити (T), которая направлена вверх.

В нижней точке шарик испытывает центростремительное ускорение, так как он движется по круговой траектории. Это ускорение можно найти по формуле:

• Центростремительное ускорение (a) = v² / r,

где v – скорость шарика, а r – радиус круговой траектории (в нашем случае это длина нити).

Теперь давай подставим значения:

• m = 0.5 кг,
• r = 0.5 м (50 см),
• v = 7 м/с.

Сначала найдем центростремительное ускорение:

• a = v² / r = (7 м/с)² / 0.5 м = 49 / 0.5 = 98 м/с².

Теперь найдем силу тяжести:

• Fтяжести = mg = 0.5 кг * 9.8 м/с² = 4.9 Н.

Теперь мы можем найти силу натяжения нити в нижней точке:

• По второму закону Ньютона: T - Fтяжести = ma.

Подставим известные значения:

• T - 4.9 Н = 0.5 кг * 98 м/с²,
• T - 4.9 Н = 49 Н,
• T = 49 Н + 4.9 Н = 53.9 Н.

Итак, сила натяжения нити в нижней точке траектории составляет 53.9 Н! Это просто потрясающе, как физика помогает нам понять мир вокруг!