Задачи › Движение по окружности

Перемотка киноплёнки

  1. Перемотка киноплёнки

    ИОШ 2018/19, 11 кл.
    5/10

    Кинофильм записан на плёнке, которая намотана на катушку. За какое время плёнка перемотается на другую точно такую же катушку, если вращать принимающую катушку с постоянной угловой скоростью \(\omega\)? Длина плёнки \(l\), радиус пустой катушки \(R\). Толщина плёнки много меньше диаметра катушки.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Число витков, заполняющих катушку, равно отношению радиуса катушки к толщине плёнки; оно же даёт длину плёнки через сумму длин витков. Время одного оборота при постоянной \(\omega\) одинаково.

    Ответ

    \(t=\dfrac{2l}{R\omega}\).

    Решение

    Число оборотов плёнки, заполняющих катушку, \(n\), и толщина плёнки \(d\) связаны соотношением \(R=nd\). Полная длина плёнки \[l=2\pi d+2\pi\cdot2d+2\pi\cdot3d+\ldots+2\pi nd=2\pi d\,\frac{n(n+1)}{2}\approx\pi dn^2.\] С учётом \(R=nd\) получаем \(l=\pi Rn\), то есть \(n=\dfrac{l}{\pi R}\). Так как каждый оборот совершается за одинаковое время \(T=\dfrac{2\pi}{\omega}\), время перемотки \[t=nT=\frac{l}{\pi R}\cdot\frac{2\pi}{\omega}=\frac{2l}{R\omega}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи