Консультация № 174140
11.11.2009, 19:39
0.00 руб.
0 1 1
Здравствуйте, помогите пожалуйста решить две задачки по физике. Перерешала уже несколько раз, а правильный ответ получить не могу

1). На внутренней поверхности конической воронки с углом 2[$945$] лежит небольшое тело. Коэффициент трения мужду телом и поверхностью воронки равен [$956$]([$956$]<ctg[$945$]). Найдите минимальную угловую скорость вращения конуса вокруг вертикальной оси, при которой тело будет неподвижно относительно воронки на высоте h от вершины конуса.

2).Человек массой m1 стоит на краю однородного горизонтального диска массой m2,который может свободно вращаться вокруг неподвижной вертикальной оси, проходящей через его центр. В некоторый момент человек начал двигаться по краю диска,совершил перемещение на угол [$966$] относительно диска и остановился. Найдите угол, на который повернулся диск к моменту остановки человека. Момент инерции человека рассчитайте как для материальной точки.

Заранее благодарю.

Обсуждение

давно
Модератор
156417
2175
12.11.2009, 13:54
общий
это ответ
Здравствуйте, Терентьева Елена Михайловна.
1)

Рассмотрим 4 силы, действующие на тело
1) сила тяжести. Fg=m*g, направлена вниз
раскладываем на параллельную и перпендикулярную поверхности составляющие
Fgx=Fg*cosα=m*g*cosα
Fgy=Fg*sinα=m*g*sinα
2) в неинерциальной системе отсчёта имеют место силы инерции
в данном случае это центробежная сила Fc=m*r*ω2=m*h*tgα*ω2
раскладываем на параллельную и перпендикулярную поверхности составляющие
Fcx=Fc*sinα=m*h*tgα*ω2*sinα
Fcy=Fc*cosα=m*h*tgα*ω2*cosα=m*h*ω2*sinα
3) сила реакции опоры - компенсирует перпендикулярные поверхности составляющие остальных сил
FN=Fgy+Fcy=m*g*sinα+m*h*ω2*sinα=m*sinα*(g+h*ω2)
4) сила трения покоя - направлена параллельно поверхности и компенсирует параллельные поверхности составляющие остальных сил, но не может превышать μ*FN (если равнодействующая остальных сил превысит данную величину, начнётся скольжение)
В рассматриваемом случае (минимальная скорость вращения)
FT=Fgx-Fcx[$8804$]μ*FN
m*g*cosα-m*h*tgα*ω2*sinα[$8804$]μ*m*sinα*(g+h*ω2)
m*cosα*(g-h*tg2α*ω2)[$8804$]m*cosα*μ*tgα*(g+h*ω2)
g-h*tg2α*ω2 [$8804$] μ*tgα*g+μ*tgα*h*ω2
g-μ*tgα*g[$8804$]μ*tgα*h*ω2+h*tg2α*ω2
g(1-μ*tgα)[$8804$]tgα*h*ω2*(μ+tgα)
ω2[$8805$]g(1-μ*tgα)/(tgα*h*(μ+tgα))
ω[$8805$][$8730$](g(1-μ*tgα)/(tgα*h*(μ+tgα)))

2) момент инерции диска J2=m2*R2/2
момент инерции человека J1=m1*R2
согласно закону сохранения момента вращения (при условии, что изначально система неподвижна)
J1[$969$]1=J2[$969$]2
m1[$969$]1=m2[$969$]2/2
[$969$]1/[$969$]2=m2/2m1
(Разумеется, по модулю. Направления вращения противоположны)
Не трудно доказать, что отношение углов поворота равно отношению угловых скоростей
[$966$]1/[$966$]2=[$969$]1/[$969$]2=m2/2m1
[$966$]1=[$966$]2*m2/2m1
При этом известно, что [$966$]1+[$966$]2=[$966$]
[$966$]2*m2/2m1+[$966$]2=[$966$]
[$966$]2*(1+m2/2m1)=[$966$]
[$966$]2=[$966$]/(1+m2/2m1)
Форма ответа