Укажите силы, действующие на математический маятник в момент времени, когда он находится в крайних положениях; проходит положение равновесия (рис. 275).

рис. 275

Математический маятник состоит из небольшой массы (груза) прикрепленной к концу невесомой и нерастяжимой нити. Маятник движется под действием силы тяжести и силой натяжения нити.

Когда маятник находится в крайних положениях, его движение можно рассматривать следующим образом:

1. Сила тяжести (Mg): Это сила, действующая на груз маятника вертикально вниз. Она определяется весом груза и имеет величину $Mg$, где $M$ − масса груза (маятника), а $g$ − ускорение свободного падения.

2. Сила натяжения нити (T): Это сила, действующая вдоль нити, которая удерживает груз и препятствует его свободному падению. В крайних положениях сила натяжения нити имеет компоненты, направленные к точке подвеса маятника.

В крайних положениях маятника его скорость равна нулю, и он начинает двигаться обратно к положению равновесия. Силы, действующие на маятник в этих положениях, включают:

• Сила тяжести (Mg): Она направлена вертикально вниз, оказывает влияние на возвращение груза к положению равновесия.
• Сила натяжения нити (T): Она направлена вдоль нити, уравновешивает часть силы тяжести и поддерживает груз.

Когда маятник проходит через положение равновесия:

1. Сила тяжести (Mg): Она продолжает действовать вертикально вниз.
2. Сила натяжения нити (T): В положении равновесия сила натяжения нити направлена строго вертикально вверх, противоположно силе тяжести. В этом положении скорость маятника максимальна, а ускорение равно нулю.

Для анализа движения маятника и сил, действующих на него, можно использовать законы динамики и кинематики. Рассматривая силы, действующие на маятник, важно учитывать, что в положении равновесия и крайних положениях силы натяжения нити и силы тяжести взаимодействуют, создавая колебательное движение маятника.