Задачи › Сила трения: покой и проскальзывание

Две палочки на шероховатой поверхности

  1. Две палочки на шероховатой поверхности

    МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
    6/10

    Две жестко связанные однородные палочки одинаковой длины массами \(m_1\) и \(m_2\) образуют угол \(\pi/2\) и лежат на шероховатой горизонтальной поверхности (рис. 23). Систему равномерно тянут с помощью нити, прикрепленной к вершине угла и параллельной поверхности.

    Определите угол \(\alpha\), который составляет нить с палочкой массой \(m_1\).

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(\alpha = \pi/2 + \operatorname{arctg}(m_1/m_2)\).

    Решение

    После установления поступательного движения системы отношение сил трения \(F_{\text{тр}1}\) и \(F_{\text{тр}2}\), действующих на первую и вторую палочки, будет равно отношению сил давления соответствующих участков: \(F_{\text{тр}1}/F_{\text{тр}2} = N_1/N_2\). Поскольку каждая из сил давления пропорциональна массе: \(N_1 = m_1 g\), \(N_2 = m_2 g\), то отношение сил трения получим в виде \[F_{\text{тр}1}/F_{\text{тр}2} = m_1/m_2. \tag{1}\] С другой стороны, из равенства моментов этих сил относительно вершины прямого угла (рис. 158 — вид сверху) получим \[lF_{\text{тр}1}\cos\varphi = lF_{\text{тр}2}\sin\varphi, \tag{2}\] где \(l\) — расстояние от вершины до центров масс палочек.

    Рисунок

    Из уравнений (1) и (2) находим, что \(\operatorname{tg}\varphi = m_1/m_2\), где \(\varphi = \alpha - \pi/2\). Следовательно, угол \(\alpha = \pi/2 + \operatorname{arctg}(m_1/m_2)\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи