Диск вращается в горизонтальной плоскости с частотой 30 об/мин. Какое максимальное расстояние от оси можно выбрать для размещения тела на диске, чтобы оно не соскользнуло? Коэффициент трения между телом и диском равен 0.2.
Физика11 классЦентростремительное движениедиск вращаетсячастота 30 об/минмаксимальное расстояниеось вращениякоэффициент трения 0.2физика 11 классцентростремительное ускорениесилы тренияусловия равновесиямеханика
Чтобы решить эту задачу, нам нужно рассмотреть силы, действующие на тело, размещенное на вращающемся диске. Основные шаги решения следующие:
где n — частота вращения в об/мин. Подставляем n = 30:
где r — расстояние от оси вращения до тела. В дальнейшем мы будем искать максимальное значение r.
где μ — коэффициент трения (в нашем случае 0.2),N — нормальная сила. На горизонтальной поверхности нормальная сила равна весу тела:
где m — масса тела, g — ускорение свободного падения (примерно 9.8 м/с²).
Сравниваем:
Мы можем сократить массу m, так как она присутствует в обеих частях неравенства:
Теперь подставим значения:
Теперь подставим в формулу:
Вычислим:
Ответ: Максимальное расстояние от оси, на котором можно разместить тело, чтобы оно не соскользнуло, составляет примерно 0.198 метра.