Задачи › Момент импульса

Строительный вибратор

  1. Строительный вибратор

    МОШ 1986/87, 9 кл.
    7/10

    Строительный 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.

    Решение

    При 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 \[u = \dfrac{v}{2} = \dfrac{F}{2Mn} = 2\text{ см/с}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи