Задачи › Кинематика твёрдого тела, мгновенный центр вращения

Проволочные кольца

  1. Проволочные кольца

    Эстонская 2013/14, заключительный этап, 9-11 кл. · №25980

    Два одинаковых проволочных кольца с радиусами \(R\) находятся друг над другом и соприкасаются в точках \(A\) и \(B\) так, что плоскости колец остаются параллельными. Центральный угол, соответствующий дуге \(AB\), в рассматриваемый момент времени равен \(\alpha\). Нижнее кольцо находится на месте, верхнее же вращается с угловой скоростью \(\omega\) вокруг проходящей через точку \(A\) и перпендикулярной плоскостям колец оси. Найдите скорость точки соприкосновения \(B\) в данный момент времени. (12 б.)

    ▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
    Подсказка

    Перейдите в систему отсчёта, вращающуюся с угловой скоростью \(\omega/2\): в ней точка пересечения колец движется только вдоль радиуса.

    ▶ОтветСкрыть: ответ
    Ответ

    \(v=\omega R\).

    ▶РешениеСкрыть: решение
    Решение

    Перейдём в систему, которая вращается с угловой скоростью \(\omega/2\); в ней видно, что точка пересечения не вращается, а движется радиально. Следовательно, в лабораторной системе её угловая скорость равна \(\omega/2\); с такой угловой скоростью вращается хорда \(AB\); так как центральный угол вдвое больше вписанного, то радиус \(OB\) (где \(O\) — центр неподвижного кольца) вращается с угловой скоростью \(\omega\), и следовательно скорость точки пересечения равна \(\omega R\).

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

Похожие задачи