Linę nawiniętą na bloczek o masie M i promieniu R zamocowano na wysokości h nad ziemią. Do liny przymocowane jest ciało o masie m. Bloczek został zwolniony tak, że lina zaczyna się rozwijać, a ciało m spada w dół.
Znaleźć prędkość końcową, z jaką ciało uderzy o ziemię.


Odpowiedź :

Napiszmy równania ruchu dla masy m

[tex]ma=mg-N[/tex]

oraz ruchu obrotowego bloczka

[tex]I\epsilon=NR[/tex]

N jest w tym wypadku siłą napięcia liny, która to siła jest źródłem momentu siły powodującego obrót bloczka.

Jeśli założymy, że ruch odbywa się bez poślizgu

[tex]\epsilon=\frac{a}{R}\\I\frac{a}{R}=NR[/tex]

[tex]ma=mg-N\\I\frac{a}{R^2}=N[/tex]

dodaję równania stronami

[tex]a(m+\frac{I}{R^2})=mg\\a=\frac{mg}{m+I/R^2}[/tex]

Z równań ruchu przyspieszonego bez prędkości początkowej

[tex]h=\frac{V^2}{2a}\\V=\sqrt{2ah}=\sqrt{\frac{2mgh}{m+I/R^2}}[/tex]

jeśli przyjmiemy, że bloczek jest jednorodnym walcem

[tex]I=\frac{1}{2}MR^2\\V=\sqrt{\frac{2mgh}{m+M/2}}=\sqrt{\frac{4mgh}{2m+M}}[/tex]

pozdrawiam

Viz Inne Pytanie