Каково движение маленького шарика, находящегося на гладком проволочном кольце радиуса R, когда кольцо вращается вокруг

  • 36
Каково движение маленького шарика, находящегося на гладком проволочном кольце радиуса R, когда кольцо вращается вокруг вертикальной оси?
Загадочная_Луна
28
Когда гладкое проволочное кольцо радиуса R вращается вокруг вертикальной оси, находящийся на нем маленький шарик также начинает двигаться. Давайте посмотрим, как будет происходить движение шарика.

При вращении кольца на шарик будет действовать две силы: сила тяжести и сила центробежная.

Сила тяжести направлена вертикально вниз и равна массе шарика умноженной на ускорение свободного падения \(g\). Обозначим эту силу как \(F_g\).

Сила центробежная, направленная от оси вращения к окружности, вызывает ускорение шарика в направлении кольца. Величина этой силы определяется законом центробежной силы \(F_c = m \cdot \omega^2 \cdot R\), где \(m\) - масса шарика, \(\omega\) - угловая скорость вращения кольца.

Поскольку шарик находится на гладком кольце, никаких сил трения между поверхностью кольца и шариком нет.

Из-за силы центробежной шарик будет двигаться вдоль окружности кольца. При этом его скорость будет постоянной, так как сила тяжести и сила центробежная уравновешивают друг друга.

Движение шарика будет круговым, по окружности радиуса R, с постоянной скоростью.

Таким образом, движение маленького шарика, находящегося на гладком проволочном кольце радиуса R, когда кольцо вращается вокруг вертикальной оси, будет представлять собой равномерное круговое движение.