บทที่ 3 · แรงและกฎการเคลื่อนที่
Problem 3.34
หัวข้อ: แผนภาพวัตถุอิสระ (Free Body Diagram ; F.B.D.)
ระบบรอกดังรูปด้านล่าง ถ้ารอกเบามากและไม่มีความฝืด เชือกตึงและเบามาก จงหาความเร่งของมวล M เมื่อ M > 2m? (Hint : การกระจัดของมวล m จะเป็น สองเท่าของมวล M)
คำตอบ
\(a_{2} =\frac{(M - 2m)g}{M + 4m}\;\blacksquare\)
\(a_{2} =\frac{(M - 2m)g}{M + 4m}\;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
พิจารณา F.B.D. ของมวล m
T
จะได้ \(ΣF_{y}= ma_{y}\)
\(T - mg = ma_{1}a_{1}\cdots \cdots (1)\)
mg
พิจารณา F.B.D. ของรอก (มวล \(\approx 0)\)
TT
จะได้ \(ΣF_{y}= ma_{y}\)
a₂
\(2T - F = (0)(-a_{2})\)
\(F = 2T\cdots \cdots (2)\)
F
พิจารณา F.B.D. ของมวล M
F
จะได้ \(ΣF_{y}= ma_{y}\)
a₂
\(F - Mg = M(-a_{2})\)
\(2T - Mg = -Ma_{2}\cdots \cdots (3)\)
Mg
จากการกระจัดของมวล m (y₁) จะเป็นสองเท่าของมวล M (y₂)
จะได้ \(a_{1} = 2a_{2}\cdots \cdots (4)\)
\((3) - 2(1) ; 2T - Mg - 2T + 2mg = -Ma_{2} - 2ma_{1}\)
\((M - 2m)g = Ma_{2} + 2m(2a_{2}) ; (4)\)
\((M - 2m)g = (M + 4m)a_{2}\)
\(a_{2} =\frac{(M - 2m)g}{M + 4m}\;\blacksquare\)