Консультация № 199756
01.12.2020, 15:16
0.00 руб.
0 1 1
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Тело малых размеров массой 200г лежит равномерно вращающимся с частотой 30об/мин горизонтальном диске. На каком Max расстоянии r_max от оси вращения диска может находиться тело, чтобы оно не соскользнуло с диска. Коэффициент трения скольжения тела о диск = 0,5

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
02.12.2020, 15:41
общий
это ответ
Здравствуйте, Tip!
Условие : масса тела m = 200г = 0,2 кг ; частота вращения [$969$] = 30 об/мин .
Коэффициент трения K = 0,5
Вычислить максимальное радиальное расстояние rmax удерживания тела на диске.

Решение : На вращающееся тело действует инерционная центробежная сила, направленная прочь от центра диска. На достаточно малом расстоянии от центра эта центробежная сила уравновешивается центро-стремительной силой
Fц = m·[$969$]2·r
где r - расстояние от центра диска;
[$969$] = 30 об/мин = 30·2·[$960$] / 60 рад/с = [$960$] рад/с = 3,1416 рад/с - угловая скорость вращения.

При увеличении r сила Fц возрастает пропорционально. Когда эта сила достигнет силы трения
Fтр = m·g·K , то тело слетит с вращающегося диска.
Тут g = 9,807 м/с2 - ускорение земного тяготения.

Приравняв силы Fц = Fтр , получим искомое расстояние
rmax = Fтр / (m·[$969$]2) = m·g·K / (m·[$969$]2) = g·K / [$969$]2 = 0,4968 м

Ответ : чтобы тело не соскользнуло с диска, оно должно находиться на расстоянии не более 0,5 м от оси вращения диска.

Проверка : Период вращения диска T = 2·[$960$] / [$969$] = 2 сек (для мысленного представления).
Сила трения : Fтр = m·g·K = 0,98 н
Центробежная сила на радиусе 0,5 м : Fц = m·[$969$]2·0,5 = 0,98 н - пороговое значение,
почти равное Fтр . =Проверка успешна.
5
Форма ответа