Веревка выдерживает груз массой m1 = 110 кг при вертикальном подъеме с некоторым ускорением и груз массой m2 = 690 кг при опускании с таким же по модулю ускорением. Какой максимальной массы груз можно поднять равномерно с помощью этой веревки?
Физика 9 класс Сила натяжения в веревке и динамика тел максимальная масса груза верёвка физика 9 класс ускорение вертикальный подъем опускание груза задачи по физике
Чтобы решить эту задачу, нам нужно понять, как работает сила натяжения в веревке при подъеме и опускании грузов. Давайте разберем, как мы можем найти максимальную массу груза, которую можно поднять равномерно.
Шаг 1: Определение силы натяжения в веревке.
Когда мы поднимаем груз с ускорением, сила натяжения в веревке должна преодолевать силу тяжести, действующую на груз, и добавлять к ней силу, необходимую для ускорения. Это можно записать как:
T = m1 * (g + a)
где T — сила натяжения, m1 — масса груза, g — ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²), a — ускорение подъема.
При опускании груза с тем же ускорением, сила натяжения будет меньше, поскольку она должна только компенсировать силу тяжести, и можно записать:
T = m2 * (g - a)
Шаг 2: Условия для веревки.
Мы знаем, что веревка выдерживает груз массой m1 = 110 кг при подъеме и груз массой m2 = 690 кг при опускании. Это означает, что:
Так как сила натяжения T в обоих случаях должна быть одинаковой, мы можем приравнять оба уравнения:
110 * (g + a) = 690 * (g - a)
Шаг 3: Решение уравнения.
Теперь давайте решим это уравнение для a:
Шаг 4: Определение максимальной массы для равномерного подъема.
Теперь мы можем определить максимальную массу груза, которую можно поднять равномерно. При равномерном подъеме ускорение a = 0, и сила натяжения равна только силе тяжести:
T = m * g
Где m — максимальная масса груза. Мы знаем, что максимальная сила натяжения равна силе, которая выдерживает веревка в условиях подъема:
T = 110 * (g + 0) = 110g.
Теперь мы можем найти максимальную массу:
m = T/g = 110.
Теперь нам нужно сравнить это с грузом массой m2, который веревка выдерживает при опускании:
T = 690 * (g - 0) = 690g.
Таким образом, максимальная масса, которую можно поднять равномерно, будет равна 690 кг, но так как это не в пределах предложенных вариантов, давайте подберем массу, которая будет в пределах выдерживаемой веревкой.
Сравнив все возможные варианты, мы можем выбрать максимальную массу, которая меньше 110 кг, и она будет равна 200 кг.
Ответ: 200 кг.