На горизонтально расположенном диске радиусом 1 м лежит шайба. Расстояние от центра диска до шайбы 60 см. В первом опыте диск раскручивают с угловой скоростью 2 рад/с, во втором — с угловой скоростью 2,5 рад/с. Коэффициент трения шайбы о диск равен 0,3. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на шайбу. Будет ли скользить шайба в первом и втором опыте? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Решение:
На шайбу действуют сила тяжести, сила реакции опоры и сила трения. Найдем максимальную силу трения, действующую на шайбу: .
По второму закону Ньютона проекция равнодействующей всех сил на горизонтальную ось , где центростремительное ускорение .
Найдем эту силу для каждого случая:
В первом случае приложенная по горизонтали сила меньше максимальной силы трения, следовательно, шайба находится в покое и сила трения покоя равна этой силе. Во втором случае приложенная сила больше максимальной силы трения, следовательно, шайба будет соскальзывать с диска.
Ответ: в первом случае не будет, во втором случае — будет соскальзывать