$2.1.24.$ Цилиндр скользит по желобу, имеющему вид двугранного угла с раствором $\alpha$. Ребро двугранного угла наклонено под углом $\beta$ к горизонту. Плоскости двугранного угла образуют одинаковые углы с горизонтом. Определите ускорение цилиндра. Коэффициент трения между цилиндром и поверхностью желоба $\mu$.
</p>
<center>
<figure>
<img src="statement.png"
loading="lazy" width="280" />
<figcaption>
К задаче 2.1.24
</figcaption>
</figure>
</center>
<h3> Решение: </h3>
<center>
<figure>
<img src="sol2.png" id="picture_a"
loading="lazy" width="280" />
<figcaption>
a) Вид сбоку
</figcaption>
</figure>
</center>
<center>
<figure>
<img src="sol1.png" id="picture_b"
loading="lazy" width="280" />
<figcaption>
б) Вид с торца
</figcaption>
</figure>
</center>
<p>
Силы, действующие на цилиндр: сила тяжести $\vec{F}_{т} = m \vec{g}$ две силы нормальной реакции граней двугранного угла $\vec{N}_{1}$ и $\vec{N}_{2}$, две силы трения цилиндра о грани $\vec{f}_{тр1}$ и $\vec{f}_{тр2}$ (<a href="#picture_a">см. рисунки</a>).
Так как цилиндр обладает осевой симметрией и плоскости двугранного угла симметричны относительно вертикали
Так как цилиндр неподвижен в плоскости сечения, перпендикулярного ребру двугранного угла. то. проектируя это уравнение на ось. перпендикулярную ребру, получим (<a href="#picture_b">см. рисунок б</a>)
−
$$2N \sin\frac{\alpha}{2} = mg \cos\beta$$
+
$$2N \sin\frac{\alpha}{2} = mg \cos\beta$$
В проекции на ребро (ось $ОХ$) уравнение динамики для цилиндра запишется, как
$$a=g\left(\operatorname{sin}\beta-\frac{\mu\operatorname{cos}\beta}{\operatorname{sin}(\alpha/2)}\right)\text{ при }\mu\leqslant\operatorname{tg}\beta\operatorname{sin}\frac{\alpha}{2};$$
+
$$a=g\left(\operatorname{sin}\beta-\frac{\mu\operatorname{cos}\beta}{\operatorname{sin}(\alpha/2)}\right)\text{ при }\mu\leqslant\operatorname{tg}\beta\operatorname{sin}\frac{\alpha}{2};$$
$$a=0\text{ при }\mu\geqslant\operatorname{tg}\beta\operatorname{sin}\frac{\alpha}{2}.$$
<small>Все права принадлежат авторам. <br> Коммерческое использование материалов — с письменного разрешения авторов. <br> alex@savchenkosolutions.com <br></small>
$2.1.24.$ Цилиндр скользит по желобу, имеющему вид двугранного угла с раствором $\alpha$. Ребро двугранного угла наклонено под углом $\beta$ к горизонту. Плоскости двугранного угла образуют одинаковые углы с горизонтом. Определите ускорение цилиндра. Коэффициент трения между цилиндром и поверхностью желоба $\mu$.
$2.1.24.$ Цилиндр скользит по желобу, имеющему вид двугранного угла с раствором $\alpha$. Ребро двугранного угла наклонено под углом $\beta$ к горизонту. Плоскости двугранного угла образуют одинаковые углы с горизонтом. Определите ускорение цилиндра. Коэффициент трения между цилиндром и поверхностью желоба $\mu$.
</p>
</p>
<center>
<center>
<figure>
<figure>
<img src="statement.png"
<img src="statement.png"
loading="lazy" width="280" />
loading="lazy" width="280" />
<figcaption>
<figcaption>
К задаче 2.1.24
К задаче 2.1.24
</figcaption>
</figcaption>
</figure>
</figure>
</center>
</center>
<h3> Решение: </h3>
<h3> Решение: </h3>
<center>
<center>
<figure>
<figure>
<img src="sol2.png" id="picture_a"
<img src="sol2.png" id="picture_a"
loading="lazy" width="280" />
loading="lazy" width="280" />
<figcaption>
<figcaption>
a) Вид сбоку
a) Вид сбоку
</figcaption>
</figcaption>
</figure>
</figure>
</center>
</center>
<center>
<center>
<figure>
<figure>
<img src="sol1.png" id="picture_b"
<img src="sol1.png" id="picture_b"
loading="lazy" width="280" />
loading="lazy" width="280" />
<figcaption>
<figcaption>
б) Вид с торца
б) Вид с торца
</figcaption>
</figcaption>
</figure>
</figure>
</center>
</center>
<p>
<p>
Силы, действующие на цилиндр: сила тяжести $\vec{F}_{т} = m \vec{g}$ две силы нормальной реакции граней двугранного угла $\vec{N}_{1}$ и $\vec{N}_{2}$, две силы трения цилиндра о грани $\vec{f}_{тр1}$ и $\vec{f}_{тр2}$ (<a href="#picture_a">см. рисунки</a>).
Силы, действующие на цилиндр: сила тяжести $\vec{F}_{т} = m \vec{g}$ две силы нормальной реакции граней двугранного угла $\vec{N}_{1}$ и $\vec{N}_{2}$, две силы трения цилиндра о грани $\vec{f}_{тр1}$ и $\vec{f}_{тр2}$ (<a href="#picture_a">см. рисунки</a>).
Так как цилиндр обладает осевой симметрией и плоскости двугранного угла симметричны относительно вертикали
Так как цилиндр обладает осевой симметрией и плоскости двугранного угла симметричны относительно вертикали
Так как цилиндр неподвижен в плоскости сечения, перпендикулярного ребру двугранного угла. то. проектируя это уравнение на ось. перпендикулярную ребру, получим (<a href="#picture_b">см. рисунок б</a>)
Так как цилиндр неподвижен в плоскости сечения, перпендикулярного ребру двугранного угла. то. проектируя это уравнение на ось. перпендикулярную ребру, получим (<a href="#picture_b">см. рисунок б</a>)
$$2N \sin\frac{\alpha}{2} = mg \cos\beta$$
$$2N \sin\frac{\alpha}{2} = mg \cos\beta$$
В проекции на ребро (ось $ОХ$) уравнение динамики для цилиндра запишется, как
В проекции на ребро (ось $ОХ$) уравнение динамики для цилиндра запишется, как
$$a=g\left(\operatorname{sin}\beta-\frac{\mu\operatorname{cos}\beta}{\operatorname{sin}(\alpha/2)}\right)\text{ при }\mu\leqslant\operatorname{tg}\beta\operatorname{sin}\frac{\alpha}{2};$$
$$a=g\left(\operatorname{sin}\beta-\frac{\mu\operatorname{cos}\beta}{\operatorname{sin}(\alpha/2)}\right)\text{ при }\mu\leqslant\operatorname{tg}\beta\operatorname{sin}\frac{\alpha}{2};$$
$$a=0\text{ при }\mu\geqslant\operatorname{tg}\beta\operatorname{sin}\frac{\alpha}{2}.$$
$$a=0\text{ при }\mu\geqslant\operatorname{tg}\beta\operatorname{sin}\frac{\alpha}{2}.$$
<small>Все права принадлежат авторам. <br> Коммерческое использование материалов — с письменного разрешения авторов. <br> alex@savchenkosolutions.com <br></small>
<small>Все права принадлежат авторам. <br> Коммерческое использование материалов — с письменного разрешения авторов. <br> alex@savchenkosolutions.com <br></small>