Маленький шарик, подвешенный к потолку на лёгкой нерастяжимой нити, совершает колебания в вертикальной плоскости. Максимальное отклонение нити от вертикали составляет угол α=60°. Сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к шарику в тот момент, когда шарик движется вправо-вверх, а нить образует угол β=30° с вертикалью (см.рис.). Покажите на рисунке, куда направлено в этот момент ускорение шарика (по нити, перпендикулярно нити, внутрь траектории, наружу от траектории). Ответ обоснуйте. Сопротивление воздуха не учитывать.
Решение:
- Разберёмся, какие силы приложены к шарику, первая — это сила тяжести , направленная вертикально вниз, и вторая — это сила натяжения нити , которая направлена вдоль нити.
- Так как шарик находится в промежуточной точке, то его скорость , следовательно, шарик обладает центростремительным ускорением , которое направлено вдоль нити.
- Проекция ускорения шарика на касательную ось равна и направлена в сторону положения равновесия.
- Таким образом, суммарное ускорение шарика есть , которое будет направлено внутрь траектории движения шарика.
