Задание 36B168: Динамика

Рассматриваем движение относительно Земли; эту систему отсчёта считаем инерциальной. Тела движутся поступательно, поэтому второй закон Ньютона применим к их центрам масс. При численных расчётах принимаем g=10 м·с⁻².
Нить невесома и нерастяжима, блок идеален: натяжение T одинаково по всей нити. Связь ускорений устанавливаем из постоянства её длины.
Ось Oy направим вертикально вверх, Ox — вправо. На груз действуют mg вниз, натяжение T вверх и нормальная реакция стола N вверх, пока есть контакт. Горизонтальных сил на груз нет. Угол правой ветви меняет направление силы на свободном конце, но не её модуль: T=F.
Второй закон Ньютона:
Oy: N+T−mg=ma_y.
Ox: 0=ma_x.
Пока груз на столе, a_y=0. Поэтому N=mg−F. Опора может толкать груз вверх, но не удерживать его отрицательной реакцией, следовательно, N≥0 и F≤mg.
Подстановка для границы отрыва:
mg=0,3 кг·10 м·с⁻²=3 Н.
При F>3 Н контакт прекращается, N=0. Теперь T−mg=ma_y, то есть a_y=F−mgm>0: груз поднимается.
График состоит из отрезка от точки (0; 3) до (3; 0) и горизонтального отрезка до (10; 0). По обеим осям откладываются силы в ньютонах.
Проверка: без тяги N=mg=3 Н; при F=mg реакция становится нулевой непрерывно. При дальнейшем увеличении F отрицательные значения N физически невозможны.