Суцільна сфера котиться чисто на нерівній горизонтальній поверхні (коефіцієнт кінетичного тертя = mu) зі швидкістю центру = u. У певний момент він неудачно стикається з гладкою вертикальною стіною. Коефіцієнт реституції - 1/2?

Суцільна сфера котиться чисто на нерівній горизонтальній поверхні (коефіцієнт кінетичного тертя = mu) зі швидкістю центру = u. У певний момент він неудачно стикається з гладкою вертикальною стіною. Коефіцієнт реституції - 1/2?
Anonim

Відповідь:

# (3u) / (7mug) #

Пояснення:

Ну а при спробі вирішити це, можна сказати, що спочатку чиста прокатка відбувалася саме через # u = omegar # (де,# omega # - кутова швидкість)

Але коли зіткнення відбувалося, його лінійна швидкість зменшувалася, але під час зіткнення не було змін # omega #, так що якщо нова швидкість дорівнює # v # і кутова швидкість # omega '# тоді ми повинні знайти, скільки разів завдяки застосованому зовнішньому крутному моменту силами тертя, вона буде в чистому прокатці, тобто # v = omega'r #

Тепер, враховуючи, коефіцієнт реституції є #1/2# тому після зіткнення сфера буде мати швидкість # u / 2 # у зворотному напрямку.

Так стає нова кутова швидкість # omega = -u / r # (позитивне значення за годинниковою стрілкою)

Тепер зовнішній крутний момент, що діє за рахунок сили тертя, #tau = r * f = I alpha # де, # f # сила дії тертя,# alpha # - кутове прискорення і # I # - момент інерції.

Тому,# r * mumg = 2/5 mr ^ 2 alpha #

тому,#alpha = (5mug) / (2r) #

І, враховуючи лінійну силу, ми отримуємо, # ma = mumg #

тому,# a = mug #

Тепер, нехай після часу # t # кутова швидкість буде # omega '# тому # omega '= omega + alphat #

і, після часу # t # лінійна швидкість буде # v #,тому # v = (u / 2) -at #

Для чистого рухомого руху

# v = omega'r #

Введення значень # alpha, omega # і # a # ми отримуємо, # t = (3u) / (7mug) #