ID: 00003255
Брусок удерживается на горизонтально расположенном вращающемся с некоторой постоянной частотой диске. Как изменятся сила трения, действующая на брусок, и кинетическая энергия бруска при увеличении частоты вращения диска при условии, что брусок не соскальзывает с диска?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Брусок движется по окружности, поэтому имеет центростремительное ускорение. Единственная горизонтальная сила — сила трения покоя, направленная к центру. Второй закон Ньютона:
F_{\text{тр}} = m a_{\text{цс}} = m \omega^2 r
Связь между частотой и угловой скоростью:
\omega = 2\pi\nu
Подставляем:
F_{\text{тр}} = m (2\pi\nu)^2 r = 4\pi^2 m \nu^2 r
При увеличении \nu (и, следовательно, \omega): F_{\text{тр}} \uparrow.
Линейная скорость бруска:
v = \omega r
При \omega \uparrow и r = \text{const}: v \uparrow.
Кинетическая энергия:
E_k = \frac{m v^2}{2} = \frac{m \omega^2 r^2}{2}
При \omega \uparrow: E_k \uparrow.