Две цилиндрические шестеренки расположены так, что их края соприкасаются в одной точке. Первая шестеренка радиусом R(1) = 3 (см) начинает вращаться с угловым ускорением e = 0,88 (рад/с^2) и приводит во вращение вторую шестеренку радиусом R(2) = 5 (см). Найти время, за которое вторая шестеренка достигнет частоты вращения 33 (об/мин), и определить угловое ускорение второй шестеренки.
Для решения этой задачи нам нужно воспользоваться уравнением связи между угловым ускорением и линейным ускорением для точек, находящихся на концах радиусов шестеренок:
a(1) = R(1)α(1) a(2) = R(2)α(2)
где a(1) и a(2) - линейные ускорения точек на концах радиусов шестеренок, α(1) и α(2) - соответственно угловые ускорения шестеренок.
Так как шестеренки соприкасаются в одной точке, то их линейные скорости в этой точке одинаковы:
v(1) = R(1)ω(1) = R(2)ω(2) = v(2)
где v(1) и v(2) - линейные скорости точек на концах радиусов шестеренок, ω(1) и ω(2) - угловые скорости шестеренок.
Известно, что ω(1) = 0, α(1) = 0.88 рад/с^2, и нам нужно найти α(2) и время, через которое ω(2) = 33 об/мин = 5.45 рад/с.
Найдем угловую скорость ω(2) для второй шестеренки:
Для решения этой задачи нам нужно воспользоваться уравнением связи между угловым ускорением и линейным ускорением для точек, находящихся на концах радиусов шестеренок:
a(1) = R(1)α(1)
a(2) = R(2)α(2)
где a(1) и a(2) - линейные ускорения точек на концах радиусов шестеренок, α(1) и α(2) - соответственно угловые ускорения шестеренок.
Так как шестеренки соприкасаются в одной точке, то их линейные скорости в этой точке одинаковы:
v(1) = R(1)ω(1) = R(2)ω(2) = v(2)
где v(1) и v(2) - линейные скорости точек на концах радиусов шестеренок, ω(1) и ω(2) - угловые скорости шестеренок.
Известно, что ω(1) = 0, α(1) = 0.88 рад/с^2, и нам нужно найти α(2) и время, через которое ω(2) = 33 об/мин = 5.45 рад/с.
Найдем угловую скорость ω(2) для второй шестеренки:
ω(2) = v(2) / R(2) = R(1)ω(1) / R(2) = 30 / 5 = 0 рад/с
Далее, применяем уравнение кинематики вращательного движения:
ω(2) = ω(1) + α(2)t
5.45 = 0 + 0.88t
t = 5.45 / 0.88 ≈ 6.20 с
Таким образом, время, за которое вторая шестеренка достигнет частоты вращения 33 об/мин, составит примерно 6.20 с.
Теперь, найдем угловое ускорение второй шестеренки:
α(2) = (ω(2) - ω(1)) / t
α(2) = (5.45 - 0) / 6.20 ≈ 0.88 рад/с^2
Итак, угловое ускорение второй шестеренки составляет примерно 0.88 рад/с^2.