Wahadło matematyczne o masie m popchnięto minimalną siłą, jaka wystarcza na to, aby wykonało ono pełny obrót w płaszczyźnie pionowej. Jaka będzie siła naprężenia nici wahadła w momencie przechodzenia przez położenie równowagi? Tarcie zaniedbać.

Wahadło matematyczne o masie m popchnięto minimalną siłą, jaka wystarcza na to, aby wykonało ono pełny obrót w płaszczyźnie pionowej. Jaka będzie siła naprężenia nici wahadła w momencie przechodzenia przez położenie równowagi? Tarcie zaniedbać.
Odpowiedź

Ponieważ użyto minimalnej siły, to wahadło o długości r w punkcie najwyższego wzniesienia (=2r) nie napina nici. Ma ono zatem w tym punkcie tylko energię potencjalną wyrażoną wzorem E=2mgr. Zamieni się ona w dalszej części ruchu wahadła na energię kinetyczną ruchu po okręgu i w najniższym punkcie osiągnie wartość E=mv²/2. Porównując oba wzory otrzymamy v²=4gr. W najniższym punkcie na masę m będzie oddziaływać siła, która jest równa sumie siły ciężkości Q=mg i siły odśrodkowej F=mv²/r=m·4gr/r=4mg. A zatem całkowita działająca na m siła, która napina także nić wahadła, wyniesie 4mg+mg=5mg.

Dodaj swoją odpowiedź