На гладкой поверхности расположены тела массами m1 m2 и m3 связанные нитями друг с другом. К телу массы m1 прикреплена перекинутая через блок нить, на конце которой закреплён груз массы m4. Найти ускорение a системы и натяжения всех нитей. T1, T2 и T3 нити считать нерастяжимыми и невесомыми. Трением пренебречь.


Требуется объяснение и подробное решение задачи.​

Ответ:

Два тела масс m1 и m2, связанные невесомой нитью, лежат на гладкой горизонтальной поверхности. Нить обрывается, если сила её натяжения превышает значение Tm. C какой максимальной горизонтальной силой F можно тянуть второе тело, чтобы нить не оборвалась?

Задача №2.1.82 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

m1, m2, Tm, Fm−?

Решение задачи:

Потянем второе тело с такой силой Fm, что сила натяжения нити, соединяющей тела, станет очень близка по величине к Tm, но ещё не разорвется.

По условию поверхность, по которой движутся тела, гладкая, значит сил трения нет. Покажем на схеме все силы, действующие на тела, потом запишем второй закон Ньютона для обоих тел в проекции на ось x. Ускорения рассматриваемых тел, естественно, одинаковые.

{Fm—Tm=m2aTm=m1a

Сложим оба выражения системы, а из полученного выразим ускорение a.

Fm=(m1+m2)a

a=Fmm1+m2

Подставим формулу в последнее выражение системы, а оттуда выразим искомую силу Fm.

Tm=Fmm1m1+m2