Задачи › Центр масс, системы материальных точек

Три шарика на стержнях

  1. Три шарика на стержнях

    МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
    5/10

    Три маленьких шарика одинаковой массы — белый (Б), зелёный (З), голубой (Г) — закреплены невесомыми стержнями в вершинах равностороннего треугольника со стороной \(l\). Система шариков положена на гладкую горизонтальную поверхность и приведена во вращение вокруг центра масс с периодом \(T\). В некоторый момент времени голубой шарик отрывается от каркаса.

    Определите расстояние \(L\), на котором окажется голубой шарик от зелёного спустя время \(T\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(L = l\sqrt{3/4 + (\pi\sqrt3 + 1/2)^2}\) или (при другом расположении белого и зелёного шариков) \(L = l\sqrt{3/4 + (\pi\sqrt3 - 1/2)^2}\).

    Решение

    За время \(T\) голубой шарик пройдёт расстояние \(\omega(l/\sqrt3)\,T = 2\pi l/\sqrt3\) (рис. 174; \(\omega = 2\pi/T\) — частота вращения). За это же время центр масс зелёного и белого шариков переместится на расстояние \(\omega(l/2\sqrt3)\,T = \pi l/\sqrt3\). Одновременно стержень, соединяющий зелёный и белый шарики, повернётся на угол \(2\pi\), так как период обращения этих шариков вокруг их центра масс совпадает с периодом \(T\). Поэтому искомое расстояние равно \[L = l\sqrt{3/4 + (\pi\sqrt3 + 1/2)^2}\] или при другом расположении шариков (белый и зелёный на рисунке нужно поменять местами) \[L = l\sqrt{3/4 + (\pi\sqrt3 - 1/2)^2}.\]

    Рисунок

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи