Κύλιση χωρίς ολίσθηση - Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου

Στερεό (Π) συνολικής μάζας M=5kg αποτελείται από ομογενείς ομοαξονικούς κυλίνδρους. Οι εξωτερικοί κύλινδροι έχουν ακτίνα R=1m και εφάπτονται σε παράλληλες ακλόνητες σιδηροτροχιές που βρίσκονται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο. Ο εσωτερικός κύλινδρος έχει ακτίνα 2R και είναι τυλιγμένος με αβαρές μη εκτατό νήμα μεγάλου μήκους. Ενώ το στερεό (Π) ηρεμεί, εφαρμόζουμε στο ελεύθερο άκρο του νήματος σταθερή οριζόντια δύναμη μέτρου F=20 Ν, όπως φαίνεται στο σχήμα. Το νήμα ξετυλίγεται χωρίς να γλιστράει παραμένοντας οριζόντιο και οι εξωτερικοί κύλινδροι κυλίονται χωρίς ολίσθηση επάνω στις σιδηροτροχιές.

Η ροπή αδράνειας του στερεού (Π) ως προς τον άξονά του είναι I=MR². O εσωτερικός κύλινδρος δεν εφάπτεται στις σιδηροτροχιές. Να υπολογίσετε:

1. την μετατόπιση του κέντρου μάζας Ο του στερεού (Π), για κάθε ένα μέτρο νήματος που ξετυλίγεται.

2. τη μεταφορική επιτάχυνση του στερεού (Π) και το μέτρο της στατικής τριβής που δέχεται το στερεό από κάθε σιδηροτροχιά.

3. το μέτρο της στροφορμής σπιν του στερεού (Π), τη χρονική στιγμή που η παρεχόμενη ισχύς σε αυτό έχει τιμή P = 120W

4. το μέτρο της ταχύτητας του ανώτερου σημείου Α του στερεού (Π) και .................................................

Η άσκηση και η απάντηση με κλικ ΕΔΩ