Чтобы определить силу давления перегрузка на груз, нужно сначала понять, как система ведет себя под действием различных сил.
Система состоит из двух одинаковых грузов массой 4 кг каждый, подвешенных на нити, перекинутой через неподвижный блок. На один из этих грузов добавили перегрузок массой 2 кг. Таким образом, масса одного из грузов теперь составляет (4 \, \text{кг} + 2 \, \text{кг} = 6 \, \text{кг}).
Обозначим:
- Массу первого груза как (m_1 = 4 \, \text{кг}).
- Массу второго груза с перегрузком как (m_2 = 6 \, \text{кг}).
- Ускорение свободного падения как (g = 9.8 \, \text{м/с}^2).
Теперь рассмотрим силы, действующие на оба груза. Силы тяжести, действующие на грузы, равны:
- (F_1 = m_1 \cdot g = 4 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 = 39.2 \, \text{Н})
- (F_2 = m_2 \cdot g = 6 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 = 58.8 \, \text{Н})
Теперь найдем разницу между силами тяжести:
[ \Delta F = F_2 - F_1 = 58.8 \, \text{Н} - 39.2 \, \text{Н} = 19.6 \, \text{Н} ]
Эта разница в силах вызывает ускорение всей системы. Для определения ускорения (a) системы будем использовать второй закон Ньютона. Сначала найдем суммарную массу системы:
[ m_{\text{сумм}} = m_1 + m_2 = 4 \, \text{кг} + 6 \, \text{кг} = 10 \, \text{кг} ]
Тогда ускорение системы:
[ a = \frac{\Delta F}{m_{\text{сумм}}} = \frac{19.6 \, \text{Н}}{10 \, \text{кг}} = 1.96 \, \text{м/с}^2 ]
Теперь рассмотрим силы, действующие на груз с перегрузком (массой 6 кг). На этот груз действует сила тяжести (F_2 = 58.8 \, \text{Н}) и сила натяжения нити (T). Поскольку груз движется с ускорением (a), применим второй закон Ньютона для него:
[ F_2 - T = m_2 \cdot a ]
[ 58.8 \, \text{Н} - T = 6 \, \text{кг} \cdot 1.96 \, \text{м/с}^2 ]
[ 58.8 \, \text{Н} - T = 11.76 \, \text{Н} ]
[ T = 58.8 \, \text{Н} - 11.76 \, \text{Н} = 47.04 \, \text{Н} ]
Теперь найдём силу давления перегрузка на груз. Перегрузок массой 2 кг действует на груз массой 4 кг (без учета веса нити и блока). Сила тяжести перегрузка:
[ F{\text{перегрузка}} = m{\text{перегрузка}} \cdot g = 2 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 = 19.6 \, \text{Н} ]
Так как оба тела движутся с одинаковым ускорением, сила давления перегрузка на груз равна собственной весовой нагрузке, которая составляет:
[ F{\text{давление}} = m{\text{перегрузка}} \cdot (g - a) = 2 \, \text{кг} \cdot (9.8 \, \text{м/с}^2 - 1.96 \, \text{м/с}^2) ]
[ F_{\text{давление}} = 2 \, \text{кг} \cdot 7.84 \, \text{м/с}^2 = 15.68 \, \text{Н} ]
Таким образом, значение силы давления перегрузка на груз составляет 15.68 Н.