К диску радиусом R=20 см и массой m=2 кг приложена сила F=1 Н, направленная под углом 30 градусов к касательной к диску Найти тангенциальное ускорение точек на ободе диска.
Для нахождения тангенциального ускорения точек на ободе диска воспользуемся вторым законом Ньютона для вращательного движения:
Στ = Iα,
где Στ - сумма моментов сил, действующих на диск; I - момент инерции диска; α - угловое ускорение.
Момент инерции диска относительно его центра выражается формулой I = (1/2) m R^2 = (1/2) 2 кг (0.2 м)^2 = 0.04 кг * м^2.
Теперь найдем момент силы F относительно оси вращения (центра диска). Для этого найдем составляющую силы F, перпендикулярную радиусу диска, и умножим её на радиус диска:
Fперп = F sin(30 градусов) = 1 Н sin(30 градусов) ≈ 0.5 Н, τ = r Fперп = 0.2 м 0.5 Н = 0.1 Н * м.
Теперь можем записать уравнение вращательного движения для диска:
0.1 = 0.04 * α.
Отсюда получаем угловое ускорение диска:
α = 0.1 / 0.04 ≈ 2.5 рад/с^2.
Так как угловое ускорение α = R * at, где at - тангенциальное ускорение точек на ободе диска, то тангенциальное ускорение равно:
at = α R = 2.5 рад/с^2 0.2 м ≈ 0.5 м/с^2.
Итак, тангенциальное ускорение точек на ободе диска равно приблизительно 0.5 м/с^2.
Для нахождения тангенциального ускорения точек на ободе диска воспользуемся вторым законом Ньютона для вращательного движения:
Στ = Iα,
где Στ - сумма моментов сил, действующих на диск; I - момент инерции диска; α - угловое ускорение.
Момент инерции диска относительно его центра выражается формулой I = (1/2) m R^2 = (1/2) 2 кг (0.2 м)^2 = 0.04 кг * м^2.
Теперь найдем момент силы F относительно оси вращения (центра диска). Для этого найдем составляющую силы F, перпендикулярную радиусу диска, и умножим её на радиус диска:
Fперп = F sin(30 градусов) = 1 Н sin(30 градусов) ≈ 0.5 Н,
τ = r Fперп = 0.2 м 0.5 Н = 0.1 Н * м.
Теперь можем записать уравнение вращательного движения для диска:
0.1 = 0.04 * α.
Отсюда получаем угловое ускорение диска:
α = 0.1 / 0.04 ≈ 2.5 рад/с^2.
Так как угловое ускорение α = R * at, где at - тангенциальное ускорение точек на ободе диска, то тангенциальное ускорение равно:
at = α R = 2.5 рад/с^2 0.2 м ≈ 0.5 м/с^2.
Итак, тангенциальное ускорение точек на ободе диска равно приблизительно 0.5 м/с^2.