Treść:

Kulę o promieniu 40 cm zawieszono na linie o długości 6 m. Następnie układ wychylono o pewien kąt i puszczono swobodnie. Rysunek 1. przedstawia sytuację w chwili, gdy kula jest wychylona maksymalnie względem pionu, natomiast rysunek 2 – gdy kula przechodzi przez najniższy punkt toru (a lina – przez położenie pionowe).

Przyjmij, że na kulę działają dwie siły: ${\overrightarrow{\text{F}}}_{\text{r}}$  – siła reakcji napiętej liny, ${\overrightarrow{\text{F}}}_{\text{g}}$   – siła grawitacji. Pomiń siłę oporu powietrza. Analizę przeprowadź w układzie odniesienia związanym z Ziemią i przyjmij, że jest on inercjalny.

Na rysunku 2. – czyli w chwili, gdy kula przechodzi przez najniższy punkt toru – dorysuj wektory tych sił wraz z ich oznaczeniem. Zachowaj relacje (większy, mniejszy, równy) między wartościami sił i zapisz poniżej tę relację – wstaw jeden ze znaków: >, =, < .

Fr ................................ Fg

---

Rozwiązanie:

Rysujemy wektory sił:

Gdy siła przechodzi przez położenie równowagi, wówczas posiada również prędkość. Działa na nią, poza siłą grawitacji, siła odśrodkowa skierowana w dół. Dlatego siła reakcji napiętej liny jest większa niż siła grawitacji.

Zapisujemy relację pomiędzy siłami:

${\text{F}}_{\text{r}}>{\text{F}}_{\text{g}}$