Через блок перекинута невесомая и нерастяжимая веревка, прикрепленная к двум телам массой m и 1,5m (см. рисунок). Тело массой m висит, тело массой 1,5m лежит на горизонтальной опоре. С каким ускорением надо поднимать блок, чтобы второе тело оторвалось от опоры?
При нулевом ускорении блока сила натяжения веревки равна mg. Если «включить» ускорение блока, тело массой m начнет подниматься вверх, и, следовательно, сила натяжения веревки увеличится. При некотором ускорении блока сила натяжения станет равна 1,5mg, и тогда второе тело оторвется от опоры. Для нахождения этого ускорения рассмотрим случай малых ускорений блока (когда второе тело от опоры не отрывается), найдем силу натяжения веревки, и исследуем возможность ее увеличения до величины 1,5mg. Итак, пока тело с массой 1,5m не отрывается от опоры второй закон Ньютона для тела массой m дает (в проекциях на ось, направленную вертикально вверх)
где T — сила натяжения веревки, a1 — ускорение тела массой m. Пока второе тело не отрывается от опоры, ускорение тела массой m будет в два раза больше ускорения блока, поскольку при смещении блока на некоторое расстояние тело массой m будет подниматься на вдвое большее расстояние. Поэтому
Из этой формулы следует, что сила натяжения веревки становится равной 1,5mg при
Следовательно, второе тело оторвется от опоры при
Ответ: