Дан невесомый рычаг с двумя противовесами на каждой стороне. Массы противовесов m1=6 кг, m2=146 кг и m3=13 кг. Какова масса противовеса m4, если рычаг находится в равновесии?

ответ (округли до целого числа): масса противовеса m4 =___ кг

При скатывании диска массой m с с высоты h его потенциальная энергия mgh преобразовывается в кинетическую энергию поступательного и вращательного движения: mgh=mv^2/2+Jw^2/2, где J - момент инерции диска.
Длина наклонной плоскости l связана с её высотой h соотношением l=h/sin(a), линейная скорость v связана с угловой скоростью w соотношением v=wR, где R - радиус диска.
Тогда mglsin(a)=v^2/2*(m+J/R^2). Так как движение тела происходит лишь под действием силы тяжести, то оно равноускоренное. Тогда v=at и l=at^2/2. Отсюда ускорение a=mgsin(a)/(m+J/R^2). Момент инерции диска J=mR^2/2. Тогда ускорение a=mgsin(a)/(3m/2)=2gsin(a)/3

Пусть х скорость поезда во второй половине пути, тогда скорость поезда в первой половине пути 1,2х. Средняя путевая скорость поезда это отношение пути S, который проехал поезд, ко времи t, которое он затратил на этот путь. Можно записать
1) S/t=60 км/ч или t=S/60

Время t=t₁+t₂, то есть время, затраченное на проезд  первой половины пути t₁ и время, затраченное на проезд второй половины пути t₂.

t₁=(S/2)/(1,2x)=S/(2,4x)
t₂=(S/2)/x=S/(2x)
2) t=S/(2,4x)+S/(2x)=(2xS+2,4xS)/(4,8x²)=(4,4xS)/(4.8x²)=(1,1S)/(1,2x)

B 1) и во 2) формулах время, затраченное поездом на весь путь, поэтому можно записать равенство:
S/60=(1,1S)/(1,2x)
1,2x=(1,1S*60)/S=66 - скорость поезда в первой половине пути
x=66/1,2=55 км/ч - скорость поезда во второй половине пути