Палочки под прямым углом на шероховатой поверхности
Две жёстко связанные однородные палочки одинаковой длины массами \(m_1\) и \(m_2\) образуют угол \(\pi/2\) и лежат на шероховатой горизонтальной поверхности. Систему равномерно тянут с помощью нити, прикреплённой к вершине угла и параллельной поверхности. Определите угол \(\alpha\), который составляет нить с палочкой массой \(m_1\).
▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаСилы трения на каждой палочке направлены против движения, то есть параллельно нити. Запишите правило моментов относительно точки крепления палочек, учитывая, что сила трения приложена к середине каждой палочки.
▶ОтветСкрыть: ответ
Ответ\(\mathrm{tg}\,\alpha=-\dfrac{m_2}{m_1}\) (угол \(\alpha\) тупой).
▶РешениеСкрыть: решение
РешениеСилы трения параллельны силе натяжения нити. Правило моментов относительно точки крепления палочек (сила трения каждой палочки приложена к её середине, на расстоянии \(L/2\) от вершины): \[\mu m_1 g\cos\beta\,\frac{L}{2}=\mu m_2 g\cos\gamma\,\frac{L}{2}.\] Из рисунка видно, что \(\beta=\alpha-\dfrac{\pi}{2}\) и \(\gamma=\pi-\alpha\). Поэтому \[\frac{m_2}{m_1}=\frac{\cos\beta}{\cos\gamma}=-\mathrm{tg}\,\alpha, \qquad \mathrm{tg}\,\alpha=-\frac{m_2}{m_1}.\]

Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.
Похожие задачи
- Задача 2.8.37 Савченко, №2.8.37
- Нюрнбергские ножницы Савченко, №2.8.41
- Стержень у стены на нити МОШ 1960/1986, заключительный этап, 8-11 кл.
- Подъём стержня с пола МОШ 1960/1986, заключительный этап, 8-11 кл.
- Палочка с шариком на стакане МОШ 1960/1986, заключительный этап, 8-11 кл.
- Картина на гвозде МОШ 1991/92, заключительный этап, 9 кл.