Задачи › Качение без проскальзывания

Катушка с канатом на горке

  1. Катушка с канатом на горке

    МОШ 2012/13, 9 кл.
    6/10

    Рабочий катит катушку с канатом вверх по плоской горке, образующей угол \(\alpha \approx 6^\circ\) с горизонтом, одновременно разматывая канат (см. рис). Внешний радиус катушки равен \(R = 60\) см, внутренний – \(r = 40\) см, а масса катушки с канатом равна \(m = 100\) кг. Катушка катится без проскальзывания и делает один полный оборот за время \(t = 4\) с, причем её центр движется равномерно. С какой скоростью идёт рабочий? Какой выигрыш в силе он получает при таком подъёме? С какой силой он тянет за конец каната? Какую полезную мощность он развивает? Массой размотанного участка каната пренебречь, считать \(\sin 6^\circ \approx 0{,}10\).

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Мгновенный центр скорости катушки лежит в точке касания с горкой. Найдите скорость точки каната, с которой рабочий идёт вместе, и примените «золотое правило механики» (равенство работ) для выигрыша в силе.

    Ответ

    \(V = \dfrac{2\pi R}{t}\left(1 + \dfrac{r}{R}\right) \approx 1{,}57\) м/с;  \(k = 10\left(1 + \dfrac{r}{R}\right) \approx 16{,}7\);  \(F = \dfrac{mg}{10\left(1 + r/R\right)} = 60\) Н;  \(P = FV \approx 94\) Вт.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи