Top.Mail.Ru
Ответы
Аватар пользователя
Изменено

Маятник максвелла, решение задачи

Не понимаю как решать задачу, есть Маятник Максвелла, масса 0.4 кг, радиус диска 8 см, ускорение 0.2 м/с^2, сила натяжения нити 2Н. Нужно найти радиус оси, на которой закреплен диск. Решая, прихожу к тому, что мне сила натяжения нити в принципе не нужна, как и масса. Может кто подскажет ход решения?
Пытался решать вот так

По дате
По Рейтингу
Аватар пользователя
Новичок

Линейное ускорение движения маятника связано с угловым ускорением маятника в вертикальном направлении в данном случае простым соотношением:
J = a/r (1)
где r - радиус вала.
Вывести эту формулу легко, продифференцировав по времени банальное уравнение из геометрии вида
L = r*ф
где L - длина сматывающейся нити с оси радиусом r при повороте маятника на угол ф.
С другой стороны угловое ускорение J связано с моментом сил M и моментом инерции I (по аналогии с динамикой поступательного движения вида F = mа) соотношением:
М = J*I
В нашем случае I = mR^2/2
а момент сил, соответственно, есть M = rN
где N - натяжение нити.

Таким образом,
J =M/I =2rN/mR^2

Из равенства (1) добываем выражение для r
r = a/J;
подставляем в него значение J, полученное из динамики:
r = a/J = a/(2rN/mR^2) = amR^2/2rN (2).

Умножая обе части равенства (2) на r,
получаем выражение для вычисления r^2:
r^2 = amR^2/2N.
r = 1.1 см вроде бы выходит.
Как-то так, наверное.
Я в данном случае пренебрегаю моментом инерции оси по сравнению с моментом инерции самого маятника.
Во всяком случае основная мысль ясна, надеюсь...

Аватар пользователя
Высший разум

Момент инерции оси надо учитывать.

Аватар пользователя
Оракул

Момент инерции маятника Максвелла это не только диск I1=m1*r^2/2. Там внутри ещё ось сидит I2=m2*R^2. Плюс кольцо, если добавляется в работе. Думаю тут ошибка I=m*R^2/2