Задачи › Динамика качения

Обруч на клине

  1. Обруч на клине

    ВсОШ 2005/06, 10 кл.
    6/10

    На горизонтальной поверхности находится клин массой \(m\) с углом \(\alpha = 45^\circ\) при основании. На клин ставят обруч той же массы радиусом \(R\). Систему отпускают без начальной скорости.

    1. Найдите ускорение \(a_1\) центра обруча при достаточно большом коэффициенте трения \(\mu\) между клином и горизонтальной поверхностью (клин неподвижен).

    2. При каком минимальном значении \(\mu\) клин останется неподвижным?

    3. С каким ускорением \(a_2\) будет двигаться клин в случае гладкой горизонтальной поверхности?

    Обруч катится по клину без проскальзывания.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Для обруча момент инерции \(mR^2\), поэтому при качении без проскальзывания сила трения о клин равна половине скатывающей силы. В третьем пункте перейдите в систему отсчёта клина и учтите силу инерции; связь ускорений задаёт условие качения по поверхности клина.

    Ответ

    1) \(a_1 = \dfrac{1}{2}g\sin\alpha = \dfrac{g}{2\sqrt2}\); 2) \(\mu_{\min} = \dfrac{\sin\alpha\cos\alpha}{3 + \cos^2\alpha} = \dfrac{1}{7}\); 3) \(a_2 = \dfrac{g\sin\alpha\cos\alpha}{3 + \sin^2\alpha} = \dfrac{g}{7}\)

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи