сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 657
i

На вер­ти­каль­ный стер­жень круг­ло­го се­че­ния ра­ди­у­са r=0,5см на­де­ва­ют пла­сти­ну с вы­ре­зан­ным в ней круг­лым от­вер­сти­ем, диа­метр ко­то­ро­го не­мно­го боль­ше диа­мет­ра стерж­ня. Тол­щи­на пла­сти­ны  — d=1см, рас­сто­я­ние от ее цен­тра тя­же­сти до цен­тра стерж­ня  — a=10см. При каком зна­че­нии ко­эф­фи­ци­ен­та тре­ния между пла­сти­ной и стерж­нем пла­сти­на не будет со­скаль­зы­вать по стерж­ню?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

В ре­зуль­та­те дей­ствия силы тя­же­сти пла­сти­ну чуть-чуть «пе­ре­ко­сит» от­но­си­тель­но стерж­ня, и воз­ник­нут силы ре­ак­ции и силы тре­ния. В ре­зуль­та­те на пла­сти­ну будут дей­ство­вать: сила тя­же­сти (в цен­тре; сдви­гом цен­тра тя­же­сти пла­сти­ны от вы­ре­зан­но­го от­вер­стия пре­не­бре­га­ем), две силы ре­ак­ции стерж­ня и две силы тре­ния (см. ри­су­нок). Усло­вие мо­мен­тов от­но­си­тель­но точки при­ло­же­ния силы \mathrmN_2 дает

mga=N_1d \Rightarrow N_1= дробь: чис­ли­тель: mga, зна­ме­на­тель: d конец дроби ,

(здесь счи­та­лось, что тол­щи­на стерж­ня очень мала, а пе­ре­кос пла­сти­ны при­во­дит толь­ко к воз­ник­но­ве­нию сил ре­ак­ции и тре­ния, но не к из­ме­не­нию ори­ен­та­ции пла­сти­ны). Ана­ло­гич­но

 \mathrmN_2= дробь: чис­ли­тель: \mathrmmga, зна­ме­на­тель: \mathrmd конец дроби .

Таким об­ра­зом, и силы ре­ак­ции, и силы тре­ния  — оди­на­ко­вы. Чтобы пла­сти­на была в рав­но­ве­сии силы тре­ния долж­ны ком­пен­си­ро­вать силу тя­же­сти, по­это­му  2 \mathrm~F_m p=\mathrmmg.

При этом пла­сти­на будет в покое, если силы тре­ния не пре­вы­сят своих мак­си­маль­ных зна­че­ний kN, где k  — ко­эф­фи­ци­ент тре­ния. От­сю­да имеем, что пла­сти­на будет в покое, если

 дробь: чис­ли­тель: m g, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: \text kmga , зна­ме­на­тель: d конец дроби

или

 k боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: d, зна­ме­на­тель: 2 a конец дроби .

Ответ:  k боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: d, зна­ме­на­тель: 2 a конец дроби .

Классификатор: Ме­ха­ни­ка. Ста­ти­ка. Рав­но­ве­сие вращ. и невращ. тел