Можно использовать следующий эксперимент для наглядного демонстрирования второго закона Ньютона. Сначала тележку массой

  • 33
Можно использовать следующий эксперимент для наглядного демонстрирования второго закона Ньютона. Сначала тележку массой m2 запускают в движение с грузом массой m1, а затем с грузом, масса которого в n раз (n = 2) больше. Можно ли утверждать, что при отсутствии трения ускорение во втором случае должно быть в п раз больше, чем в первом? Каково отношение ускорений, если масса груза m1 = 30 г, масса тележки m2 = 200 г и коэффициент n = 2. Необходимо определить ускорение движения груза массой m1 в данной установке. Не учитывать трение, массы блоков и жесткость шнура. Рассмотреть следующие особые случаи: m1 = m2, m1 << m2, 2m1.
Lunnyy_Renegat
42
В данной задаче мы рассматриваем эксперимент для демонстрации второго закона Ньютона. Чтобы ответить на вопрос, можно ли утверждать, что ускорение во втором случае должно быть в п раз больше, чем в первом, нам необходимо рассчитать ускорения в обоих случаях и сравнить их.

Для этого воспользуемся формулой второго закона Ньютона:

\[ F = ma \]

где F - сила, m - масса, a - ускорение.

В первом случае у нас есть тележка массой \( m_2 \) и груз массой \( m_1 \). Сила, действующая на систему, будет равна:

\[ F_1 = m_1a_1 \]

Во втором случае у нас тележка массой \( m_2 \) и груз массой \( n \cdot m_1 \). Сила, действующая на систему, будет равна:

\[ F_2 = (n \cdot m_1) \cdot a_2 \]

Так как мы рассматриваем случай, когда отсутствуют трения, то сила сопротивления может быть не учтена.

Теперь посмотрим отношение ускорений:

\[ \frac{a_2}{a_1} = \frac{F_2}{F_1} \]

Подставим значения сил:

\[ \frac{a_2}{a_1} = \frac{(n \cdot m_1) \cdot a_2}{m_1 \cdot a_1} \]

Сократим массы груза \( m_1 \) и ускорения \( a_1 \):

\[ \frac{a_2}{a_1} = \frac{n \cdot a_2}{a_1} \]

Теперь выразим отношение ускорений:

\[ \frac{a_2}{a_1} = n \]

Таким образом, у нас получается, что отношение ускорений во втором случае к первому равно коэффициенту \( n \).

Теперь рассмотрим конкретную ситуацию, где масса груза \( m_1 = 30 \) г, масса тележки \( m_2 = 200 \) г и коэффициент \( n = 2 \). Мы должны определить ускорение движения груза массой \( m_1 \).

Подставим значения в формулу:

\[ \frac{a_2}{a_1} = 2 \]

Таким образом, отношение ускорений будет равно 2.

Ответ: В данной установке ускорение движения груза массой \( m_1 \) во втором случае в \( 2 \) раза больше, чем в первом случае.