Цилиндр на движущейся поверхности
6/10Вокруг цилиндра намотана нить, другой конец которой закреплён на стене. Цилиндр лежит на горизонтальной поверхности, которую тянут с горизонтальной скоростью \(v\) (перпендикулярно оси цилиндра). Найдите скорость оси цилиндра как функцию \(\alpha\) — угла, который нить составляет с вертикалью. Цилиндр катится по поверхности без проскальзывания.
▶Показать разборСкрыть разбор
Решение\
Из связей, наложенных нитью, можно определить, что \[\omega R = v_{\text{цм}}\sin\alpha.\] Из условия отсутствия проскальзывания имеем \[v_{\text{цм}} = v_0-\omega R\ \Rightarrow\ \boxed{v_{\text{цм}} = \frac{v_0}{1+\sin\alpha}}.\]
Решение 2. Перейдём в систему, движущуюся влево со скоростью \(v\): \[\sin\alpha = \frac{v_0\,dt}{(v-v_0)\,dt} = \frac{v_0}{v-v_0},\qquad v_0 = \frac{v\sin\alpha}{1+\sin\alpha}.\] Возвращаясь в систему отсчёта стены, получаем \[\boxed{v_0 = v-\frac{v\sin\alpha}{1+\sin\alpha} = \frac v{1+\sin\alpha}}.\]
Похожие задачи
- Колесо с ребордой ВсОШ 2007/08, 10 кл.
- Комок грязи с колеса «Шаг в будущее» 2014/15, 10 кл.
- Камни в колёсах ВсОШ 2015/16, 9 кл.
- Катящийся шарик Интернет-олимпиада 2018/19, 9 кл.
- Двухколёсная телега Санкт-Петербургская 2023/24, 7 кл.
- Обруч отскакивает от стенки Физтех 2024/25, 10 кл.