Яка сила натягу стрижня, коли вантаж проходить верхню точку своєї траєкторії, якщо вантаж має масу 20 г і прикріплений

Пояснення: В даній задачі потрібно знайти силу натягу стрижня, коли вантаж проходить верхню точку своєї траєкторії. Для цього скористаємося законом збереження енергії. Загальна енергія системи (сила тяжіння та енергія кінетична) залишається постійною на усій траєкторії обертання.

Загальна енергія системи складається з кінетичної енергії та потенціальної енергії. На початку, коли вантаж перебуває у верхній точці, потенціальна енергія дорівнює 0, оскільки висота відносно початкового положення також дорівнює 0. Кінетична енергія дорівнює 1/2 маси вантажу помноженому на квадрат швидкості руху.

Отже, використовуючи рівність енергії, отримуємо наступне рівняння:
1/2 * (20 г) * (4 м/с)^2 = (сила натягу стрижня) * (40 см) * 9,8 м/с^2 + 0

Де 9,8 м/с^2 — прискорення вільного падіння.

Розв’язавши це рівняння, зможемо знайти силу натягу стрижня.

Приклад використання: Задача: до кінця невагомого стрижня завдовжки 40 см і рівномірно обертається у вертикальній площині зі швидкістю 4 м/с?

Рішення:
1/2 * (0.02 кг) * (4 м/с)^2 = (сила натягу стрижня) * (0.4 м) * 9.8 м/с^2
0.16 кг * м^2/с^2 = (сила натягу стрижня) * 3.92 м * м/с^2
(сила натягу стрижня) = 0.16 кг * м^2/с^2 / (3.92 м * м/с^2)
(сила натягу стрижня) = 0.04 Н

Порада: Щоб краще зрозуміти динаміку обертального руху, рекомендую ознайомитися зі властивостями коливань та законами збереження в механіці. Також корисно вивчити приклади і вправи на цю тему для закріплення знань.

Вправа: Обчисліть силу натягу стрижня, якщо вантаж має масу 50 г і рівномірно обертається у вертикальній площині зі швидкістю 3 м/с. Довжина стрижня дорівнює 60 см.