Какова сила натяжения шнура и угол его отклонения от вертикали, если груз массой 20,0 кг, подвешенный на шнуре, отводится в новое положение равновесия силой 200 Н, действующей в горизонтальном направлении?

Физика 11 класс Сила натяжения и равновесие тел сила натяжения шнура угол отклонения груз 20 кг горизонтальная сила 200 Н физика 11 класс Новый

Для решения данной задачи, давайте рассмотрим силы, действующие на груз, и применим законы механики.

Шаг 1: Определим силы, действующие на груз.

• Сила тяжести (Fg), действующая вниз: Fg = m * g, где m = 20,0 кг, g = 9,81 м/с².
• Сила натяжения шнура (T), которая действует под углом к вертикали.
• Горизонтальная сила (F), равная 200 Н, действующая на груз.

Шаг 2: Рассчитаем силу тяжести.

Fg = 20,0 кг * 9,81 м/с² = 196,2 Н.

Шаг 3: Разложим силу натяжения на компоненты.

Сила натяжения T можно разложить на две составляющие:

• Tx - горизонтальная составляющая, равная F (200 Н).
• Ty - вертикальная составляющая, равная Fg (196,2 Н).

Шаг 4: Напишем уравнения для сил.

• Горизонтальная проекция: Tx = T * sin(θ) = 200 Н.
• Вертикальная проекция: Ty = T * cos(θ) = 196,2 Н.

Шаг 5: Найдем отношение вертикальной и горизонтальной составляющих.

Мы можем выразить T через Tx и Ty:

• Сначала найдем T: T = sqrt(Tx² + Ty²).

Подставим значения:

• T = sqrt((200 Н)² + (196,2 Н)²).
• T = sqrt(40000 + 38509.84) = sqrt(78509.84) ≈ 280,5 Н.

Шаг 6: Найдем угол отклонения θ.

Для нахождения угла θ используем тангенс:

• tan(θ) = Tx / Ty = 200 Н / 196,2 Н.

Теперь найдем угол:

• θ = arctan(200 / 196,2) ≈ 45,1°.

Ответ:

• Сила натяжения шнура T ≈ 280,5 Н.
• Угол отклонения шнура от вертикали θ ≈ 45,1°.