Номер 520, страница 79 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Механические колебания и волны. Звук. Механические колебания - номер 520, страница 79.

Условие.

520. Укажите силы, действующие на математический маятник (рис. 105) в момент времени, когда он находится в крайних положениях; проходит положение равновесия.

Рис. 105

Решение.

в крайних положениях

В моменты времени, когда математический маятник находится в крайних положениях (наибольшего отклонения от вертикали), на него действуют две силы:
1. Сила тяжести ($\vec{F}_g = m\vec{g}$), которая всегда направлена вертикально вниз.
2. Сила натяжения нити ($\vec{T}$), которая направлена вдоль нити к точке подвеса.
В этих точках скорость маятника равна нулю ($v=0$). Векторная сумма этих двух сил (равнодействующая сила) направлена по касательной к траектории к положению равновесия и сообщает маятнику ускорение. Эта сила является возвращающей. Сила натяжения нити в этот момент уравновешивает составляющую силы тяжести, направленную вдоль нити: $T = mg \cos(\alpha)$, где $\alpha$ — угол отклонения маятника.

Ответ: В крайних положениях на маятник действуют сила тяжести и сила натяжения нити.

проходит положение равновесия

Когда маятник проходит нижнюю точку своей траектории (положение равновесия), на него также действуют две силы:
1. Сила тяжести ($\vec{F}_g = m\vec{g}$), направленная вертикально вниз.
2. Сила натяжения нити ($\vec{T}$), направленная вертикально вверх.
В этой точке скорость маятника максимальна. Равнодействующая этих двух сил направлена вертикально вверх, к центру окружности (точке подвеса), и сообщает маятнику центростремительное ускорение $a_c = v^2/l$. Поэтому сила натяжения нити в этот момент больше силы тяжести: $T = mg + m\frac{v^2}{l}$.

Ответ: В момент прохождения положения равновесия на маятник действуют сила тяжести и сила натяжения нити.