092030-Решение

Разложим движение мальчика со змеем на два более простых движения и рассмотрим их по отдельности. Сначала представим себе, что мальчик покоится, а змей движется (нить при этом сматывается с катушки). Так как нить прямолинейна, то проекции скоростей всех точек нити на её направление одинаковы. Значит, составляющая скорости узелка вдоль нити равна

Так как мальчик покоится, то в данный момент времени можно считать, что движение нити складывается из двух движений — движения вдоль самой себя со скоростью V_a и вращения вокруг катушки с угловой скоростью

Тогда составляющая скорости узелка в направлении, перпендикулярном нити, равна

Далее представим себе, что покоится змей, а мальчик движется.
В этом случае в данный момент времени нить вращается по окружности вокруг точки крепления к змею с угловой скоростью

Значит, узелок имеет скорость, перпендикулярную нити и равную

составляющая же скорости узелка вдоль направления нити равна нулю.
Так как движение мальчика и змея представляет собой сумму двух рассмотренных простых движений, то скорость узелка можно найти, пользуясь правилом сложения скоростей: