ЕГЭ
КАРТОЧКИ
ТЕСТЫ
ОБРАЧАТ
Главная
Курсы
Куратор
Подписка
21. Молекулярная физика - электродинамика: качественная задача: #207088
На горизонтальном диске радиусом $1\ м$ лежит шайба на расстоянии $60\ см$ от центра. В первом опыте диск вращают с $ω₁ = 2\ рад/с,$ во втором — с $ω₂ = 2.5\ рад/с.$ Коэффициент трения $μ = 0.3.$ Определите, будет ли шайба скользить в каждом случае. Обоснуйте ответ, указав действующие силы и используемые физические законы.
Силы, действующие на шайбу.
Сила тяжести: $\vec{F}_g = m\vec{g}.$
Сила реакции опоры: $\vec{N} = -\vec{F}_g.$
Сила трения: $\vec{F}_{тр} = μN = μmg$ (максимально возможная).
Условие отсутствия скольжения.
Центростремительная сила не должна превышать максимальную силу трения:
$$ mω^2r ≤ μmg $$
Первый опыт.
$$ F_{цс} = m(2)^2\cdot0.6 = 2.4m $$ $$ F_{тр.max} = 0.3\cdot m\cdot9.8 ≈ 2.94m $$ $$ 2.4m < 2.94m $$ $→$ не скользит
Второй опыт.
$$ F_{цс} = m(2.5)^2\cdot0.6 = 3.75m $$ $$ 3.75m > 2.94m $$ $→$ скользит
Критическая угловая скорость:
$$ ω_{кр} = \sqrt{\frac{μg}{r}} = \sqrt{\frac{0.3\cdot 9.8}{0.6}} ≈ 2.21 \text{ рад/с} $$
Ответ:
При $ω = 2\ рад/с$: шайба не скользит.
При $ω = 2.5\ рад/с$: шайба скользит.
20