Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

Forgómozgás dinamikája

378
Képet mellékeltem.
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Felsőoktatás / Fizika

Válaszok

1
Ha nem lenne súrlódás, akkor simán csak lecsúszna a gömb, nem gördülne. De gördül, ezért van (tapadási) súrlódás, és annak maximumánál kisebb az `F_s`. A két sínnél fellépő súrlódási erők összege az `F_s`.

Ilyen erők hatnak rá:
`m·g·sin\ α` a lejtővel párhuzamosan lefelé
`F_s` a lejtővel párhuzamosan felfelé
A lejtőre merőleges erőket fel se írom, azok kiegyenlítik egymást.

A golyó középpontjának a gyorsulása:
(1) `m·a=m·g·sin\ α-F_s`

Gördül, ezért a forgómozgás mozgásegyenletét is fel lehet írni:
`θ·β=F_s·R`
ahol `R` nem azonos `r`-rel, hanem `r^2=R^2+(d/2)^2`, hisz ilyen magasságban (a középponttól ilyen távol) hat a súrlódási erő.
Ha a két sín közepénél lévő függőleges metszetet nézzük, akkor a sín magasságában lévő pont (tehát az `R` távol lévő pont) sebessége nulla, ahhoz képest a gömb középpontja elfordul `β` szöggyorsulással, vagyis a középpont gyorsulása ennyi:
`a=β·R`
és persze
`θ=2/5·m·r^2` a gömb tehetetlenségi nyomatéka
Szóval ez a második egyenlet ilyenné alakul:
(2) `2/5·m·r^2·a/R=F_s·R`
E két egyenletből (illetve háromból, hisz `r^2=R^2+(d/2)^2` is kell) már csak ki kell fejezni a gyorsulást. Rád bízom.

b)
Az előző egyenletrendszerből `F_s` is ki kellett jöjjön.
Viszont nem egyszerűen úgy van, hogy `F_s < µ·m·g·cos\ α`, mert a sínek nem a tömegközépponton átmenő függőleges metszetben vannak.
`F_m=m·g·cos\ α` ebben a metszetben a lejtőre merőleges erő. Ez a bal felső ábrán (ahol a gömb látszik a két sínnel és azok `d` távolságával), szóval ezen az ábrán az `F_m` erőt függőleges kell berajzolni. A középpontból a sínekre menő két erő eredője ez az `F_m`. A háromszögek hasonlóságából fel lehet írni ezt:
`F_1/F_m=R/r`
ugyanígy megy `F_2` is, ahol `F_1` és `F_2` a két sínre ható nyomóerő.
Az egyik sín maximális súrlódási ereje `µ·F_1`, a kettőé együtt:
`F_(smax)=2·µ·F_1=2·µ·F_m·R/r=2µ·R/r·m·g·cos\ α`
`F_s < F_(smax)`
Ebből kijön `µ` minimális értéke.

----------------
Remélem, sehol nem kombináltam túl :)
Módosítva: 5 éve
0