Тема . Механика. Динамика и Статика

.16 Сила упругости

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. динамика и статика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#30869

Из тонкого шнура массой m  с коэффициентом упругости k  сделано кольцо радиусом r0  . Кольцо надевают на прямой круговой конус с углом при вершине 2α  (рис.). Ось конуса вертикальна, его поверхность гладкая. Найдите радиус    r  кольца, находящегося на конусе. До какой угловой скорости ω  надо раскрутить кольцо вместе с конусом вокруг оси конуса, чтобы радиус кольца, находящегося на конусе, стал 2r  ?
(Всеросс., 1997, финал, 10)

PIC

Источники: Всеросс., 1997, финал, 10

Показать ответ и решение

Рассмотрим маленький элемент кольца массой Δm  , которому соответствует малый угол β  (рис. а). Масса элемента равна

      m
Δm  = --β.
      2π

PIC

Силу нормального давления N  разложим на вертикальную N1  и горизонтальную N2  составляющие (рис. б). Ясно, что

N2 = N1-.
     tgα

Запишем условие равновесия элемента кольца:

N1 = Δmg,

 ⃗′   ⃗
|T | = |T| = T,

N  = 2T sin β
  2        2

так как угол β  малый, то    β
sin 2-≈ β∕2  и N2 ≈ T β  . Тогда решая три последних уравнения

    Δmg---  --mg-
T = β ⋅tgα = 2πtgα .

Так как

T = k(2πr − 2πr0),

то радиус кольца, находящегося на конусе, равен

          mg
r = r0 + --2----. (1)
        4π ktgα

Пусть при вращении радиус кольца станет R = 2r  . Сила N1  не изменится, значит, не изменится и N2  . По второму закону Ньютона

                       2         Δmg--
Δma ц = T1β − N2 ⇒ Δm ω R = T1β −  tgα ,

где aц  – центростремительное ускорение, T2 = 2πk(R − r0).  С учётом выражения для Δm  и (1) получаем

     4kπ2  R− r
ω2 = ----⋅ ----,
      m     R

для R = 2r

     ∘ ---
ω = π  2k.
       m
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!