m⋅a⃗ c=F⃗ 1+F⃗ 2+...(1)
где ac = ω2∙R — центростремительное ускорение тел, R = l + Δl — радиус вращения, l — начальная длина пружины и резинки, Δl — их удлинение, ω = 2π∙ν — угловая скорость вращения, ν = N/t — частота вращения, N — число оборотов за время t.
На все тела действует сила упругости, т. е. F1 = Fy = k∙Δl, k — коэффициент жесткости пружины или резинки. Разберемся с остальными силами, действующими на тела.
На грузик действует только сила упругости резинки (Fy), т. к. по условию «силой тяжести грузика пренебречь». Тогда рисунок можно сделать для любого положения грузика (рис. 4). Запишем проекцию уравнения (1) на ось 0Y:
m∙ac = Fy (3)
С учетом пояснений к (1), уравнения (2) и (3) примут вид:
m⋅ω2⋅R=k⋅Δl,m⋅(2π⋅Nt)2⋅(l+Δl)=k⋅Δl.
По условию l = 30 см = 0,3 м, m = 8 г = 0,008 кг, N = 120, t = 1 мин = 60 с, Δl = 10 см = 0,1 м. Тогда
k=(2π⋅Nt)2⋅m⋅(l+Δl)Δl,
Твердые вещества.
Расстояние между частицами (молекулам или атомами) сравнимы с размерами частиц. Взаимное притяжение друг к другу позволяет сохранять и объем и форму, но ограничивает подвижность частиц колебаниями около положения равновесия. Из-за этого (относительно большие расстояния и малые скорости) потенциальная энергия частиц значительно больше их кинетической энергии.
Жидкие вещества.
Расположены впритык друг к другу (это называется ближний порядок упорядоченности), поэтому практически не сжимаемы (а куда сжимать, если они и так вплотную?) Подвижность больше чем в твердых телах - они могут меняться местами, скользить из слоя в слой. Поэтому объем сохраняется, форма нет. Потенциальная и кинетическая энергия частиц сравнимы, хотя потенциальная энергия частиц все же больше кинетической.
Газообразные вещества.
Расстояния между молекулами значительно превышают размеры частиц. Хаотически двигаются со значительными скоростями, сталкиваются, не сохраняют ни форму ни объем. Заполняют весь предоставленный объем, легко сжимаемы. Кинетическая энергия много больше потенциальной. Взаимодействие в основном за счет столкновений.
