Чтобы определить силу натяжения нити, когда груз массой 500 грамм (0.5 кг) опускается с ускорением 2 м/с², нужно рассмотреть силы, действующие на груз, и применить второй закон Ньютона.
Груз массой ( m = 0.5 ) кг испытывает две основные силы:
- Сила тяжести ( F_g ), направленная вниз.
- Сила натяжения нити ( T ), направленная вверх.
Сила тяжести определяется по формуле:
[ F_g = m \cdot g ]
где ( g ) — ускорение свободного падения, приблизительно равное ( 9.8 ) м/с².
Подставляем значения:
[ F_g = 0.5 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 = 4.9 \, \text{Н} ]
Теперь рассмотрим второй закон Ньютона, который для вертикального движения груза можно записать как:
[ \sum F = m \cdot a ]
где ( \sum F ) — сумма всех сил, действующих на груз, а ( a ) — ускорение груза.
В данном случае груз опускается с ускорением вниз, следовательно, результатирующая сила направлена вниз. Поэтому уравнение будет:
[ F_g - T = m \cdot a ]
Подставим известные значения:
[ 4.9 \, \text{Н} - T = 0.5 \, \text{кг} \cdot 2 \, \text{м/с}^2 ]
[ 4.9 \, \text{Н} - T = 1 \, \text{Н} ]
Решим это уравнение для ( T ):
[ T = 4.9 \, \text{Н} - 1 \, \text{Н} ]
[ T = 3.9 \, \text{Н} ]
Таким образом, сила натяжения нити составляет 3.9 Н.