Для того чтобы вытащить гвоздь, на длинное плечо гвоздодера, длиной 45 см применили силу равную 30 Н. Чему будет равна сила сопротивления оказываемая гвоздем, если длина короткого плеча равна 2,5 см?

Объяснение:

Пусть верёвка составляет с вертикалью углы alpha1 и alpha2, натяжения верёвки в точках крепления T1 и T2, массы, пропорциональные длинам l1 и l2 есть m1 и m2. Можно показать, что в нижней точке веревка горизонтальна, и пусть натяжение в нижней точке T. По третьему закону Ньютона в точках крепления возникают силы реакции N1 и N2.

Разрежем мысленно верёвку в нижней точке и уберем крепление со стены. Для примера будем рассматривать первый кусок.

Для того, чтобы кусок веревки находился в равновесии, необходимо уравновесить силу тяжести m1 g, для этого её надо тянуть с силами N1 и T. Записываем условия равновесия в проекции на оси:

x: T = T1 sin(alpha1)

y: m1 g = T1 cos(alpha1)

Из первого уравнения T1 = T/sin(alpha1), поэтому m1 = T/g * ctg(alpha1)

Аналогично, m2 = T/g * ctg(alpha2).

Тогда m1/m2 = l1/l2 = ctg(alpha1)/ctg(alpha2)

Подставляем alpha1 = 45°, alpha2 = 60°, и получаем ответ.

ответ. l1/l2 = √3

Можно подвесить на пружинку груз с довольно-таки большой массой, потом взять секундомер, натянуть чуток эту пружинку с грузом и отпустить (в этот момент включить секундомер). Как только груз вернётся в то положение, от которого начал двигаться вверх, нужно выключить секундомер. И вот, мы получили значение периода колебаний этого грузика на этой пружине.

По формуле период T равен:

Т= 2 * пи * √(m/k)

где m - масса грузика, k - жёсткость пружины. Отсюда нужно выразить жёсткость k:

k= m * √(2*пи/Т)

Теперь осталось только подставить и посчитать. Например, если твой грузик имел массу 1 кг, а на секундомере у тебя получилось 2 секунды, то твоя жесткость равна:

k= 1 * √(2*пи/2) ≈ 1,77