Консультация № 190991
11.05.2017, 20:01
0.00 руб.
1 13 2
Здравствуйте! Возникли трудности в решении следующего вопроса:
m1=1, m2=2, m3=3. Найти ускорение третьего блока.
Прикрепленные файлы:
965239395f9407ee8ac758759e7b86afd1edea64.png

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
12.05.2017, 08:42
общий
Адресаты:
На рисунке не показано, какой блок третий. Для того, чтобы эксперты могли Вам помочь, укажите, пожалуйста, какие трудности у Вас возникли.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
401111
13
12.05.2017, 08:56
общий
На рисунке есть блок m3, он и является третьим. Возникли сложности с определением ускорения блока m1,а после уже и с m3.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
12.05.2017, 09:10
общий
Адресаты:
По-моему, и - это не блоки, а грузы.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
401111
13
12.05.2017, 09:18
общий
Я посчитал,что в условии задания подразумевается,что необходимо найти ускорение блока с грузом m3.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
12.05.2017, 09:21
общий
12.05.2017, 09:22
Адресаты:
Если в источнике, из которого Вы взяли задачу, спрашивается об ускорении третьего блока, то нужно знать, какой блок имеется в виду. Без домыслов. Из какого источника эта задача?
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
401111
13
12.05.2017, 09:25
общий
12.05.2017, 09:26
В условии точно больше ничего не дано,это все условие. Это олимпиадное задание, хотелось узнать, как правильно решать
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
12.05.2017, 09:35
общий
Адресаты:
А откуда эта задача?
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
401111
13
12.05.2017, 09:37
общий
Из интернета, олимпиадная
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
12.05.2017, 09:40
общий
Адресаты:

Цитата: vlaad
Из интернета, олимпиадная

Я так и думал. Конечно, решить эту задачу можно. Но зачем Вам олимпиадные задачи?
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
401111
13
12.05.2017, 09:46
общий
Просто тренировался в решении сложных систем блоков,а тут запутался и не знаю, как правильно сделать
давно
Советник
165461
578
16.05.2017, 12:42
общий
это ответ
Здравствуйте, vlaad!
Если груз m1 перемещается вверх/вниз на расстояние 2[$916$]x, то груз m2 перемещается вниз/вверх на расстояние [$916$]x. Так как m2 = 2m1, энергия системы грузов m1, m2 не изменяется (блоки и нити считаем невесомыми). Следовательно, сила, действующая на груз m3 стороны системы блоков с грузами m1, m2 по принципу виртуальной работы равна нулю. Поэтому груз m3 будет двигаться с ускорением свободного падения g.

Вместо предыдущего ошибочного решения (в котором была забыта кинетическая энергия) приведу
другое решение, основанное на использовании уравнений Лагранжа.

Смещения [$916$]x1, [$916$]x2 грузов m1, m2 пропорциональны смещению [$916$]x3 груза m3:
[$916$]x1 = b13[$916$]x3, [$916$]x2 = b23[$916$]x3, постоянные коэффициенты b13, b23 определим позже.
Дифференцируя, находим v1 = b13v3, v2 = b23v3.
Выразим кинетическую и потенциальную энергию системы через скорость и координату третьего груза:
T = (1/2)*(m1v12+m2v22+m3v32)= (1/2)*(b132m1+b232m2 +m3)*v32;
U = -g*(m1[$916$]x1 + m2[$916$]x2 + m3[$916$]x3) = -g*(b13m1 + b23m2 + m3)*[$916$]x3.
Здесь предполагается, что ось x направлена вниз и потенциальная энергия отсчитывается от начального положения грузов.
Подставим выражения для кинетической и потенциальной энергии в уравнение Лагранжа
d(dT/dv3)/dt + dU/dx3 = 0,
получим
(b132m1+b232m2+m3)*a3 = g*(b13m1 + b23m2 + m3),
откуда найдем общее выражение для ускорения третьего груза:
а3= g*(b13m1 + b23m2 + m3)/(b132m1+b232m2+m3).
Определим коэффициенты b13, b23 из рисунка. Заметим, что между [$916$]x1, [$916$]x2, [$916$]x3 существует связь
[$916$]x1=-2[$916$]x2; [$916$]x3=([$916$]x1+[$916$]x2/2)/2,
откуда [$916$]x1 = (8/3)[$916$]x3, [$916$]x2 = -(4/3)[$916$]x3,
т.е. b13 = 8/3, b23 = -4/3.
Подставляя значения b13, b23 и масс m1=1, m2 = 2, m3 = 3 в формулу для ускорения, получим
a3 = g*((8/3)*1 - (4/3)*2 + 3)/((8/3)2*1 + (4/3)2*2 + 3) = (9/41)*g.
5
давно
Модератор
156417
2175
16.05.2017, 22:08
общий
это ответ
Здравствуйте, vlaad!
Как подметил Сергей Евгеньевич, потенциальная энергия системы грузов массами m1 и m2 не изменяется.
Если груз m3 опускается с ускорением a3 и (поскольку движение равноускоренное, и приняв за t=0 момент, когда система неподвижна) скоростью v3=a3t,
то его потенциальная энергия уменьшается со скоростью dW/dt=m3v3g=m3a3gt,
и она преобразуется в кинетическую энергию всех трёх грузов

Взаимоотношения скоростей грузов определяем со схемы (за положительное направление принимаем движение вниз)
v2=-v1/2
v3=v1/2+v2/4=v1/2-v1/8=3v1/8

(также здесь можем убедиться, что для первого и второго грузов m1v1g+m2v2g=0, то есть сумма их потенциальных энергий действительно неизменна)

v1=8v3/3
v2=-4v3/3
и, учитывая равноускоренное движение vi=ait, ускорения соотносятся так же

прирост кинетической энергии в единицу времени dW/dt=m1a1v1+m2a2v2+m3a3v3=(m1a12+m2a22+m3a32)t
приравниваем мощности и подставляем известные данные
3m1a3gt=(m1(64/9)a32+2m1(16/9)a32+3m1a32)t
3g=(64/9+32/9+3)a3=123a3/9
g=41a3/9
a3=9g/41

Рекомендую перепроверить выкладки во избежание ошибок
5
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
17.05.2017, 11:11
общий
Адресаты:
Я удалил свой ответ ввиду его ошибочности. Извините, пожалуйста, за то, что ввёл Вас в заблуждение!
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа