Задачи › Равновесие тел, моменты сил

Палочки под прямым углом на шероховатой поверхности

  1. Палочки под прямым углом на шероховатой поверхности

    Всесибирская 2024/25, отборочный этап, 10 кл. · №25410

    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
    Подсказка

    Силы 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
    Решение

    Силы 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 \[\frac{m_2}{m_1}=\frac{\cos\beta}{\cos\gamma}=-\mathrm{tg}\,\alpha, \qquad \mathrm{tg}\,\alpha=-\frac{m_2}{m_1}.\]

    Рисунок

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиНашли ошибку?

Похожие задачи