Строительный вибратор
7/10Строительный вибратор представляет собой металлическую платформу, на которой установлен приводимый в движение электромотором тяжёлый асимметричный маховик, совершающий при включённом моторе \(n = 50\) оборотов в секунду вокруг горизонтальной оси, жёстко закреплённой на этой платформе. Оцените, с какой скоростью вибратор будет перемещаться по очень шероховатому бетонному полу, если его толкать в горизонтальном направлении с силой \(F = 100\) Н. Масса вибратора \(M = 50\) кг.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(u = \dfrac{v}{2} = \dfrac{F}{2Mn} = 2\) см/с.
РешениеПри быстром вращении тяжёлого асимметричного маховика возникают крайне большие периодически изменяющиеся силы реакции, действующие на крепление оси маховика и приводящие к периодическим колебаниям платформы вибратора с частотой, совпадающей с частотой вращения маховика. Поэтому сила взаимодействия вибратора с полом, постоянная при выключенном двигателе, начинает сильно зависеть от времени, и по существу представляет собой ряд импульсов. Значительная жёсткость платформы и бетона обусловливают малую длительность этих импульсов. С другой стороны, средняя сила давления вибратора на пол по-прежнему равна \(Mg\), поэтому максимальная величина силы взаимодействия в момент соударения платформы с полом очень велика. В свою очередь, это приводит к возникновению значительных сил трения, которые гасят горизонтальную скорость платформы, набранную к моменту соударения.
Следовательно, для оценки можно считать, что вибратор \(n\) раз в секунду соударяется с полом и полностью гасит горизонтальную скорость \(v\), набранную за время \(\tau = 1/n\), прошедшее с момента предыдущего соударения. Очевидно, что \(v = a\tau = \dfrac{F}{M}\tau = \dfrac{F}{Mn}\). Искомая средняя скорость вибратора, с которой он будет перемещаться по шероховатому полу под действием горизонтальной силы \(F\), равна \[u = \dfrac{v}{2} = \dfrac{F}{2Mn} = 2\text{ см/с}.\]
Похожие задачи
- Эволюция системы Земля-Луна IPhO 2008/09, 11 кл.
- Малый диск на вращающемся диске МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Циркуляция Хадли APhO 2013/14, 11 кл.
- Ковбой на карусели Санкт-Петербургская 2016/17, 10 кл.
- Ковбой на карусели Санкт-Петербургская 2016/17, 11 кл.
- Бусинки на двух кольцах Санкт-Петербургская 2013/14, 10 кл.