|  | |  |
| | | |
| Рассмотрим эту систему как различные тела. Используя второй закон Ньютона, получаем: | | Рассмотрим эту систему как различные тела. Используя второй закон Ньютона, получаем: |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \begin{cases} \vec{F}_1 = m_1 \vec{a}_1 \\\ \vec{F}_2 = m_2 \vec{a}_2 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} \vec{a}_1 = \frac{\vec{F}_1}{m_1} \\\ \vec{a}_2 = \frac{\vec{F}_2}{m_2} \end{cases} \tag{1} | | \begin{cases} \vec{F}_1 = m_1 \vec{a}_1 \\\ \vec{F}_2 = m_2 \vec{a}_2 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} \vec{a}_1 = \frac{\vec{F}_1}{m_1} \\\ \vec{a}_2 = \frac{\vec{F}_2}{m_2} \end{cases} \tag{1} |
| $$ | | $$ |
| | | |
| Вычтем $\vec{a}_2$ из $\vec{a}_1$: | | Вычтем $\vec{a}_2$ из $\vec{a}_1$: |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \vec{a}_1 - \vec{a}_2 = \frac{\vec{F}_1}{m_1} - \frac{\vec{F}_2}{m_2} \tag{2} | | \vec{a}_1 - \vec{a}_2 = \frac{\vec{F}_1}{m_1} - \frac{\vec{F}_2}{m_2} \tag{2} |
| $$ | | $$ |
| | | |
|  | |  |
| | | |
| Как мы видим, это похоже на производную от относительной скорости: | | Как мы видим, это похоже на производную от относительной скорости: |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \vec{v}_{B/A} = \vec{v}_B - \vec{v}_A \tag{3} | | \vec{v}_{B/A} = \vec{v}_B - \vec{v}_A \tag{3} |
| $$ | | $$ |
| | | |
| Находим производную: | | Находим производную: |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \frac{d(\vec{v}_{B/A})}{dt} = \frac{d(\vec{v}_B)}{dt} - \frac{d(\vec{v}_A)}{dt} \Rightarrow \vec{a}_{B/A} = \vec{a}_B - \vec{a}_A \tag{4} | | \frac{d(\vec{v}_{B/A})}{dt} = \frac{d(\vec{v}_B)}{dt} - \frac{d(\vec{v}_A)}{dt} \Rightarrow \vec{a}_{B/A} = \vec{a}_B - \vec{a}_A \tag{4} |
| $$ | | $$ |
| | | |
| Вот почему мы можем сказать, что: | | Вот почему мы можем сказать, что: |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \vec{a}_1 - \vec{a}_2 = \vec{a}_{12} = \frac{\vec{F}_1}{m_1} - \frac{\vec{F}_2}{m_2} \tag{5} | | \vec{a}_1 - \vec{a}_2 = \vec{a}_{12} = \frac{\vec{F}_1}{m_1} - \frac{\vec{F}_2}{m_2} \tag{5} |
| $$ | | $$ |
| | | |
| Благодаря невесомости нити и третьему закону Ньютона | | Благодаря невесомости нити и третьему закону Ньютона |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \vec{F}_1 = -\vec{F}_2 = \vec{F} | | \vec{F}_1 = -\vec{F}_2 = \vec{F} |
| $$ | | $$ |
| | | |
| В конечном счете: | | В конечном счете: |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \vec{a}_{12} = \vec{F} \left( \frac{1}{m_1} + \frac{1}{m_2} \right) = \vec{F} \frac{m_1 + m_2}{m_1 m_2} \tag{6} | | \vec{a}_{12} = \vec{F} \left( \frac{1}{m_1} + \frac{1}{m_2} \right) = \vec{F} \frac{m_1 + m_2}{m_1 m_2} \tag{6} |
| $$ | | $$ |
| | | |
| $a_{12} = \frac{v^2}{\ell}$, где $\ell$ — длина нити, а $v$ — относительная скорость. | | $a_{12} = \frac{v^2}{\ell}$, где $\ell$ — длина нити, а $v$ — относительная скорость. |
| | | |
| $$ | | $$ |
| F = \frac{m_1 m_2}{m_1 + m_2} \frac{v^2}{\ell} \tag{7} | | F = \frac{m_1 m_2}{m_1 + m_2} \frac{v^2}{\ell} \tag{7} |
| $$ | | $$ |
| | | |
| #### Ответ: | | #### Ответ: |
| | | |
| $$ | | $$ |
| F = \frac{m_1 m_2}{m_1 + m_2} \frac{v^2}{\ell} | | F = \frac{m_1 m_2}{m_1 + m_2} \frac{v^2}{\ell} |
| $$ | | $$ |