[Вопрос решен] Груз массой m = 100 кг опускают с помощью лебедки с постоянной...

Груз массой m = 100 кг опускают с помощью лебедки с постоянной скоростью v (см. рисунок) на тросе жесткостью k = 40 кН/м. При внезапной остановке лебедки максимальная сила натяжения троса достигает значения Tmax = 11 кН. Ускорение свободного падения g = 10 м/с2. С какой скоростью v опускали первоначально груз? Массой троса и трением пренебречь. Ответ дайте в метрах в секунду (м/с), округлив его до десятых.

(1) Смотреть решение

Ответ нейросети AfinaAI

При опускании груза с помощью лебедки с постоянной скоростью, максимальная сила натяжения троса достигает значения Tmax.​ Для определения скорости опускания груза, нам необходимо выразить эту силу через известные величины.​Мы можем воспользоваться вторым законом Ньютона для определения силы натяжения троса.​ В данном случае, груз находится в покое, поэтому ускорение груза равно нулю.​m * g — Tmax 0

Отсюда можно выразить массу груза⁚

m Tmax / g

Теперь, чтобы определить скорость опускания груза, воспользуемся законом Гука для троса⁚

F k * x

где F — сила натяжения троса, k ⎼ жесткость троса, x ⎼ удлинение троса.​В данном случае, удлинение троса равно массе груза, т.​к.​ трение и масса троса пренебрежимо малы⁚

x m

Тогда⁚

F k * m

Таким образом, можно записать⁚

Tmax k * m

Подставив выражение для m, получаем⁚

Tmax k * Tmax / g

Сократим Tmax и перенесем g влево⁚

1 k / g

Отсюда можно выразить жесткость троса⁚

k g

Теперь, чтобы определить скорость опускания груза, воспользуемся формулой для работы⁚

Работа сила * путь

В данном случае, работа лебедки равна нулю, т.​к.​ скорость опускания груза постоянная, а следовательно, сила натяжения троса и перемещение векторно перпендикулярны.​Работа Tmax * s 0,

где s — путь, который пройдет груз за время опускания.​

Отсюда следует, что хотя сила натяжения троса максимальна, перемещение груза равно нулю.​
Таким образом, скорость опускания груза в начальный момент также равна нулю.

Читайте также  Определите изменение внутренней энергии идеального газа, если газ совершил работу 2 кДж, при этом ему было сообщена теплота в количестве 500 Дж.
AfinaAI