Задачи › Равновесие тел, моменты сил

Цилиндр между рычагами

  1. Цилиндр между рычагами

    МОШ 2003/04, 9 кл.
    6/10

    Лёгкий цилиндр зажат между двумя одинаковыми рычагами так, что угол между ними равен \(\alpha\) (см. рисунок). Точками показаны неподвижные оси рычагов, а стрелками — силы, приложенные к концам рычагов. При каком минимальном коэффициенте трения между рычагами и цилиндром он может находиться в равновесии в этом положении? Силой тяжести пренебречь.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(\mu_{\min} = \operatorname{tg}\dfrac{\alpha}{2}\).

    Решение

    На цилиндр со стороны рычагов действуют одинаковые силы \(F\). Для того, чтобы цилиндр находился в равновесии, сумма этих сил и сумма их моментов должны равняться нулю. Это возможно только в том случае, когда эти силы направлены вдоль прямой, соединяющей точки их приложения, то есть точки касания цилиндра с рычагами (см. рис. 1.188). Из рисунка видно, что угол между направлением каждой из этих сил и нормалью к соответствующему рычагу равен \(\alpha/2\). Силу \(\vec F\) можно представить как векторную сумму силы реакции рычага, равной по величине \(N = F\cos(\alpha/2)\) и направленной перпендикулярно рычагу, и силы трения, равной по величине \(F_{\text{тр}} = F\sin(\alpha/2)\) и направленной вдоль рычага. Поскольку \(F_{\text{тр}} = F\sin(\alpha/2) \leqslant \mu N = \mu F\cos(\alpha/2)\), то \(\mu \geqslant \operatorname{tg}(\alpha/2)\).

    Рисунок

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи