Задача 15: два одинаковых груза связаны тонкой проволочкой

Два одинаковых груза связаны тонкой проволочкой. Грузы стоят на опорах на разной высоте. Если осторожно дернуть за проволочку вверх, оба груза поднимаются. Если же сделать более резкий рывок, проволочка рвется. Опыт показывает, что при постепенном нарастании силы рывка разрыв обычно происходит с той стороны, где привязан верхний груз. Объяснить результат эксперимента.

Решение:

При слабом рывке прочность проволочки достаточна, чтобы поднять оба груза. Когда рывки становятся более резкими, растут силы натяжения. Пока грузы не оторвались от стола, абсолютные удлинения проволочки с каждой стороны одинаковы. Если бы проволочка свободно скользила в подвесе (как в подвижном блоке), натяжения были бы равны. Но из-за трения проволочка практически не скользит, два отрезка тянут независимо. Тогда удлинения с каждой стороны обеспечиваются растяжением проволочек. Поскольку абсолютные удлинения одинаковы, относительные заметно различаются.

По закону Гука сила натяжения пропорциональна относительному удлинению, которое больше для короткой проволочки. Например, при отношении длин 1:3 натяжение короткой проволочки втрое больше. Поэтому первой рвется короткая проволочка, а длинная растянута недостаточно для разрыва. После разрыва натяжение короткого отрезка исчезает, уменьшается трение в подвесе, что облегчает проскальзывание. Это дополнительно может способствовать сохранению оставшейся проволочки.

Далее: струя воды из трубки   [тема: качественные задачи по физике]

---