Дано:
m1 = 100 г = 0,1 кг
m2 = 300 г = 0,3 кг
m = 200 г = 0,2 кг
g = 10 м/с²
I = m*r²
a, T1, T2 - ?
Считаем, что нить является нерастяжимой. Значит, ускорения, с которыми будут двигаться грузы, одинаковы. Линейное ускорение точек блока равно ускорению грузов. Допустим, более массивный груз висит справа от блока. Тогда этот груз будет двигаться вниз, более лёгкий - вверх, а блок будет вращаться вправо. Ось ОY направим вверх. Составим уравнения по Второму закону Ньютона для грузов:
Т1 - m1*g = m1*a
-m2*g + T2 = -m2*a | * (-1)
m2*g - T2 = m2*a
Составим уравнение динамики для блока:
I*ε = Μ
Момент инерции блока считаем таким же, каким обладает тонкое кольцо. Сила натяжения Т1 стремится вращать блок против часовой (знак "+"), а сила натяжения Т2 - по часовой (знак "-"):
I = m*r²
М = (Т1 - Т2)*r
Угловое ускорение ε направлено туда же, куда и угловая скорость ω (блок развивает скорость вращения). Вращение происходит по часовой => ω < 0 =>
=> ε = Δω/Δt < 0. Т.о., обе части уравнения динамики для блока имеют знак минус. Домножим их на (-1):
I*(-ε) = -(Т1 - Т2)*r | * (-1)
I*ε = (T2 - T1)*r
ε = a_τ/r =>
=> m*r²*a_τ/r = (T2 - T1)*r
m*r*a_τ = (T2 - T1)*r | : r
m*a_τ = T2 - T1, где a_τ = a
Выразим Т1 и Т2 из уравнений по Второму закону Ньютона:
Т1 - m1*g = m1*a => Т1 = m1*a + m1*g
m2*g - T2 = m2*a => T2 = m2*g - m2*a
Отнимем первое от второго:
Т2 - Т1 = m2*g - m2*a - m1*a - m1*g = g*(m2 - m1) - a*(m2 + m1)
Теперь приравняем полученное выражение к выражению разности сил натяжения:
m*a = g*(m2 - m1) - a*(m2 + m1)
m*a + a*(m2 + m1) = g*(m2 - m1)
a*(m + m1 + m2) = g*(m2 - m1)
a = g*(m2 - m1)/(m + m1 + m2) = 10*(0,3 - 0,1)/(0,2 + 0,1 + 0,3) = 10*0,2/0,6 = 2/0,6 = 2*10/6 = 10/3 = 3,33... = 3,33 м/с²
Тогда Т1:
Т1 = m1*a + m1*g = m1*(a + g) = 0,1*(10/3 + 10) = 0,1*40/3 = 40/30 = 4/3 = 1,(3) = 1,33 H
И Т2:
T2 = m2*g - m2*a = m2*(g - a) = 0,3*(10 - 10/3) = 0,3*20/3 = 3*20/30 = 20/10 = 2 H
Проверим:
m*a = T2 - T1
m*a = 0,2*3,33 = 0,666 = 0,67 H
T2 - T1 = 2 - 1,33 = 0,67 H
0,67 = 0,67
ответ: 3,33 м/с²; 1,33 Н; 2 Н.
Работают 2 причины.
1. Магнитные свойства вещества определяются вихревыми токами, ориентированными одинаково (Ампер). Когда начинаешь бить молотком, металл магнита плющится, ориентация токов меняется, становится хаотическим.
2. У магнитов, при некоторой температуре, называемой точкой Кюри, магнитные свойства теряются. И эта температура не так высока, для магнитов на основе железа около 700 градусов. Пи многократных частых ударах магнит постепенно нагревается. Не знаю, можно ли его нагреть до точки Кюри целиком, но на поверхности, по которой бьют- вполне реально. Кинетическая энергия молотка переходит во внутреннюю энергию магнита. В принципе, это можно рассчитать, но лень.
