Здравствуйье, MuCTeP_TTP0 !
В Условии задачи
даны радиусы блоков r = 0,05 м и R = 0,1 м, масса левого груза m
1 = 3 кг ,
максимальные моменты сил трения покоя в осях блоков одинаковы и равны M = 0,2 Н·м.
Требуется вычислить минимальную массу правого груза m
2, при которой система находится в равновесии;
максимальную массу правого груза m
2 , при которой система находится в равновесии.
Решение: В Вашей консультации
(rfpro.ru/question/203094 Ссылка) я показывал Вам ссылки на учебные статьи, где профессиональные преподаватели достаточно доходчиво объяснили работу блоков и доказали, что НЕподвижные блоки НЕ дают выигрыша в силе, а всего лишь изменяют направление усилий. Применяя эти знания к неподвижным блокам Вашей задачи, делаем выводы:
1) Когда массы грузов m
1 и m
2 равны, тогда они растягивают трос равными силами своего веса F
1 = m
1·g , F
2 = m
2·g .
Так как m
1 = m
2 , то и F
1 = F
2 . Система находится в равновесии (в состоянии покоя).
2) Когда массы грузов m
1 и m
2 приблизительно одинаковы, тогда более массивный груз тянет трос сильнее, но не может вывести систему из равновесия, потому что сила трения противодействует сдвигу. Cила трения как бы помогает весу более лёгкого груза, они сонаправлены. Это можно записать в виде системы уравнений:
F
1 + T = F
2 , если F
2 > F
1 (m
2 > m
1)[$8195$] [$8195$] (1)
F
1 - T = F
2 , если F
2 < F
1 (m
2 < m
1)[$8195$] [$8195$] (2)
Величина силы T трения здесь НЕ фиксирована каким-то конкретным числом, потому что сила трения равна разности весов грузов (сила трения "подстраивается" под разность весов для стабилизации состояния покоя системы).
3) Массы грузов могут отличаться настолько, что сила трения не сможет удержать систему в состоянии равновесия. Тут тоже могут быть 2 варианта:
Если масса правого груза очень малА (m
2 [$8594$] 0) , тогда трос смещается влево по рисунку (рисунок прилагаю).
Если масса правого груза слишком великА (m
2 [$8594$] [$8734$]) , тогда трос смещается вправо.
Условие задачи предписывает нам рассмотреть промежуточные случаи с пограничными состояниями, для которых сила трения в блоках максимальна и конкретно задана как моменты сил: "
Максимальные моменты сил трения покоя в осях блоков одинаковы и равны M = 0,2 Н·м" - НЕзависимо от радиуса блока и направления силы каната.
Переводим крутящие моменты в силу торможения каната.
Малые блоки радиусом r тормозят с силой T
1 = T
3 = M / r = 0,2 / 0,05 = 20 / 5 = 4 Н каждый.
Большой блок - с силой T
2 = M / R = 0,2 / 0,1 = 2 / 1 = 2 Н.
Все 3 блока дают тормоз-силу T = T
1 + T
2 + T
3 = 4+2+4 = 10 Н.
Теперь всё готово для вычисления искомых величин.
Чтоб вычислить минимальную массу правого груза m
2, при которой система находится в равновесии, применяем формулу (2):
F
1 - T = F
2 (m
2 < m
1)[$8195$] [$8658$] [$8195$] F
2 = F
1 - T[$8195$] [$8658$] [$8195$] m
2·g = m
1·g - T
m
2min = (m
1·g - T) / g = m
1 - T / g = 3 - 10 / 10 = 3 - 1 = 2 кг .
Чтоб вычислить максимальную массу правого груза m
2, при которой система находится в равновесии, применяем формулу (1):
F
1 + T = F
2 (m
2 > m
1)[$8195$] [$8658$] [$8195$] F
2 = F
1 + T[$8195$] [$8658$] [$8195$] m
2·g = m
1·g + T
m
2max = (m
1·g + T) / g = m
1 + T / g = 3 + 10 / 10 = 3 + 1 = 4 кг .
Ответ: минимальная масса правого груза, при которой система находится в равновесии, равна 2,0 кг;
максимальная масса правого груза, при которой система находится в равновесии, равна 4,0 кг .