Для решения задачи сначала определим ускорение груза. Дано:
- масса груза ( m = 50 ) кг,
- высота подъема ( h = 10 ) м,
- время подъема ( t = 2 ) с.
Поскольку движение равноускоренное, используем уравнение для перемещения при равноускоренном движении:
[
h = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2
]
Так как груз начинает движение из состояния покоя, начальная скорость ( v_0 = 0 ). Тогда уравнение упрощается до:
[
h = \frac{1}{2} a t^2
]
Подставим известные значения и решим уравнение для ускорения ( a ):
[
10 = \frac{1}{2} a (2)^2
]
[
10 = 2a
]
[
a = 5 \, \text{м/с}^2
]
Теперь определим силу натяжения каната. На груз действуют две силы: сила тяжести ( Fg ) и сила натяжения ( T ). Согласно второму закону Ньютона, результирующая сила ( F{\text{рез}} ) равна произведению массы на ускорение:
[
F_{\text{рез}} = m \cdot a
]
Сила тяжести равна:
[
F_g = m \cdot g
]
где ( g = 9.8 \, \text{м/с}^2 ) — ускорение свободного падения.
Сила натяжения каната направлена вверх и уравновешивает силу тяжести и обеспечивает ускорение:
[
T - F_g = m \cdot a
]
[
T = m \cdot a + m \cdot g
]
Подставим значения:
[
T = 50 \cdot 5 + 50 \cdot 9.8
]
[
T = 250 + 490
]
[
T = 740 \, \text{Н}
]
Таким образом, сила натяжения каната во время подъема составляет 740 Н.