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