80! Вопросы: 1) Нарисуйте и объясните, как выглядит маятник в крайней правой точке и какие силы действуют на шарик

1) При движении маятника в крайней правой точке его траектории шарик находится на самой высокой точке своего колебания. В этой точке на шарик действуют следующие силы:

- Сила тяжести ( \(F_т\)) направлена вертикально вниз и зависит от массы шарика. Она стремится опустить шарик вниз.
- Реакция опоры ( \(F_р\)) направлена вверх и равна силе тяжести. Это сила, которую шарик оказывает на точку подвеса маятника.
- Равнодействующая сила ( \(F_рд\)) является результатом взаимодействия силы тяжести и реакции опоры. Она направлена вдоль нити маятника. В крайней правой точке она равна нулю, так как эти две силы компенсируют друг друга.

В процессе колебаний маятника, величина и направление равнодействующей силы изменяются. При перемещении из крайней правой точки в положение равновесия (самая нижняя точка траектории) равнодействующая сила увеличивается, так как сила тяжести увеличивается, а реакция опоры уменьшается. В положении равновесия её величина максимальна и направлена вниз. При перемещении в крайнюю левую точку траектории сила тяжести уменьшается, а реакция опоры увеличивается, следовательно, величина равнодействующей силы снова уменьшается, и она направлена вдоль нити маятника.

2)
а) При перемещении маятника от положения равновесия до амплитудного значения координаты, он движется против силы тяжести. В этом случае, маятник испытывает ускорение, направленное к положению равновесия. Сила тяжести по-прежнему действует в ту же сторону, но не компенсируется полностью реакцией опоры. Чем больше смещение от положения равновесия, тем больше сила тяжести, и следовательно, больше ускорение маятника.

б) При перемещении маятника от амплитудного значения к положению равновесия, он снова движется против силы тяжести, но на этот раз ускорение направлено от положения равновесия. В это время, сила тяжести направлена в ту же сторону, что и в предыдущем случае, но ей противодействует большая реакция опоры. По мере приближения к положению равновесия, сила тяжести уменьшается, уменьшая амплитуду маятника. Это приводит к замедлению маятника и изменению его направления движения.

3) Если вода постепенно вытекает из отверстия в дне ведерка, период колебаний ведерка будет увеличиваться. Это связано с уменьшением массы ведерка по мере вытекания воды. Помните, что период колебаний зависит от длины нити и массы маятника. По мере вытекания воды, масса ведерка уменьшается, что приводит к увеличению периода колебаний. Это можно объяснить законом сохранения момента импульса: момент импульса маятника должен сохраняться, и поэтому с уменьшением массы ведерка необходимо увеличить его скорость, чтобы сохранить момент импульса. Более высокая скорость требует больше времени для завершения колебаний, что приводит к увеличению периода.