Невесомая нить
Невесомая нить — идеализированная нить, масса которой считается равной нулю. В такой модели нить передаёт силу натяжения без изменения её величины: натяжение одинаково во всех точках прямой нити, если пренебречь трением и массой блоков.
Невесомая нить используется как модель невесомой связи. Она соединяет тела и ограничивает их движение: при нерастяжимой нити перемещения связанных тел связаны между собой. На каждое тело нить действует силой натяжения, направленной вдоль нити от тела.
Главное свойство
Если рассматривать участок невесомой нити, его масса равна нулю. Поэтому результирующая сила, действующая на этот участок, должна быть равна нулю. Силы натяжения на его концах равны по модулю и противоположны по направлению. Так возникает одинаковое натяжение \(T\) по всей нити.
Это равенство применяют в задачах о системе связанных тел. Для каждого тела отдельно составляют уравнение движения по второму закону Ньютона, а силу натяжения обозначают одной и той же буквой \(T\), если нить и блок идеальны.
Два тела соединены невесомой нерастяжимой нитью и перекинуты через идеальный невесомый блок. Если на одно тело действует натяжение \(T\), то на другое тело действует такое же по модулю натяжение \(T\). Различие ускорений или масс тел не меняет этого свойства; оно влияет на найденное значение \(T\).
Невесомая нить не означает, что натяжение равно нулю. Нить может передавать значительную силу. Нулевой считается масса самой нити, а не сила натяжения. Кроме того, в реальной нити натяжение может различаться из-за её массы, растяжения или трения в блоке.
В идеальной системе нить невесома, блок невесом и трения нет. Как соотносятся натяжения нити по обе стороны блока?
Коротко
- Невесомая нить имеет пренебрежимо малую массу и обычно считается нерастяжимой.
- В идеальной нити сила натяжения одинакова по всей длине: \(T_1=T_2=\ldots=T\).
- Натяжение не равно нулю: оно действует вдоль нити и определяется движением связанных тел.