Однородный стержень массой M и длиной ℓ вращается в горизонтальной

плоскости вокруг вертикальной оси с угловой скоростью ωо. На стержень надето

кольцо массой m, которое может двигаться без трения вдоль стержня.

Определить абсолютную скорость кольца в момент его схода со стержня.

В начальный момент кольцо находилось в покое относительно стержня на

расстоянии ℓо от оси Z. Трением в подшипнике А и подпятнике В пренебречь.​

Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось, направленную вниз вдоль плоскости (Ось x), и на ось, которая сонаправлена скорости тела в любой момент времени. Пусть угол между скоростью тела и горизонталью в произвольный момент времени составляет β', тогда



Учтите, что здесь угол бета-штрих - это функция от времени, но никак не постоянная величина. В начальный момент бета равен 30 градусов. Здесь уже сразу используется выражение для силы трения скольжения на наклонной плоскости (мю эм же косинус альфа) и корректно учтены проекции. Условие задачи и параметры подобраны так, что μ равен тангенсу угла наклона плоскости, и это надо использовать, иначе решать задачу будет в разы сложнее. Итак, имеем



Итак, мы получили важное соотношение для приращения проекции скорости и полной скорости. Теперь подумаем. В начале полная скорость была равна v0 (ее надо найти), а в конце станет v. Проекция на ось x в начальный момент равна v0 sinβ, а в конце будет тоже v, так как очевидно, что после большого промежутка времени скорость поперек плоскости гасится трением и остается только скорость вдоль плоскости. Поэтому, суммируя все приращения скорости мы получим

Объяснение:

Задача №4

Дано:

x = 0,04·cos(3π·t+π/2)

ν - ?

A - ?

V₀ - ?

a₀ - ?

Циклическая частота:

ω = 2π·ν    (1)

Но из уравнения колебаний

ω = 3π       (2)

Приравняем (1) и (2)

2π·ν = 3π

ν = 3π / (2π) = 1,5 Гц

A = 0,04 м

V₀ = A·ω = 0,04·3π ≈ 0,38 м/с

a₀ = A·ω² = 0,04·9π² ≈ 3,55 м/с²

Задача 5

Дано:

A = 20 см = 0,20 м

φ₀ = π/2

t = 1 мин = 60 c

n = 120

x(t) - ?

T = t/n = 60/120 = 0,5 с

ω = 2π/T = 4π рад/с

Записываем уравнение колебаний:

x(t) = A·cos(ω·t+φ₀)

x(t) = 0,20·cos(4π·t+π/2)

Задача 6

Дано:

V = 0,9·cos(2π·t+π/6)

ν - ?

ω = 2π

Но

ω = 2π·ν

ν = ω / 2π = 2π/2π = 1 Гц

Задача 7

t = 5 мин = 300 c

n = 300

L - ?

Период

T = t/n = 300/300 = 1 с

Но

T = 2π√ (L/g)

T² = 4π²·L / g

L = g·T² / (4·π²) = 10·1² / (4·3,14)² ≈ 0,25 м

Задача 8

Δt

n₁ = 30

n₂ = 20

L₁ = 80 см

L₂ - ?

T₁ = Δt/n₁

T₂ = Δt/n₂

T₂/T₁ = n₁ / n₂ = 30/20 = 1,5

Но

T₁ = 2π·√(L₁/g)

T₂= 2π·√(L₂/g)

T₂/T₁ = √ (L₂/L₁)

√ (L₂/L₁) = 1,5

L₂/L₁ = 1,5²

L₂ = L₁·2,25

L₂ = 80·2,25 = 180 см