Данная задача на вращение камня в вертикальной плоскости была предложена на физической олимпиаде в старших классах. Задача может быть интересна и тем учащимся, кто сдаёт ЕГЭ.
Мальчик вращает в вертикальной плоскости камень на нити длиной 1,2 м. После обрыва нити камень летит вертикально вверх. На какую максимальную высоту поднимается камень, если в этот момент полное ускорение камня было направлено под углом 450 с вертикалью?
Для решения задачи, прежде всего, необходимо сделать рисунок и определить точку отрыва камня. После отрыва на камень действует одна единственная сила (сопротивлением воздуха мы чаще всего пренебрегаем) — сила тяжести, и, следовательно, определить максимальную высоту подъёма камня особого труда не составляет.
Но для того, чтобы ответить на вопрос задачи, нужно определить скорость вращающегося камня в момент отрыва. А для этого необходимо использовать условие, заданное в задаче о полном ускорении камня.
Полное ускорение камня равно векторной сумме нормального ускорения (аналог центростремительного) и тангенциального ускорения (аналог линейного). Причём, точка, где происходит отрыв нити, с одной стороны, является ещё частью окружности (нормальное ускорение), а с другой стороны, на тело будет действовать только одна сила тяжести, и тело будет двигаться с ускорением свободного падения, которое является — тангенциальным ускорением.
Выполним рисунок, убеждаемся, что тангенциальное ускорение по модулю равно нормальному. И этого условия определяем скорость шарика в момент отрыва.
Поделиться с друзьями
