The solution at revision #12526 of , by astrosander. This is not the current version.

Условие

2.1.51∗. На два катка разного радиуса положили тяжелую плиту. Она образует угол с горизонтом. Найдите ускорение этой плиты. Проскальзывания нет. Массой катков пренебречь.

 К задаче 2.1.51

Решение

 Силы действующие на систему тел
Силы действующие на систему тел

Движение плиты сложное, состоит из горизонтального (за счет движения катков) и под углом к горизонту, и является поступательным. Расставим силы.

Векторы синим цветом - это силы, действующие на каток ( - сила со стороны плиты на каток она равна и противоположно направлена силе со стороны катка на плиту, тр - сила трения, действующая на каток (под ее действием происходит вращение катка), и сила реакции опоры в точке ).

Аналогичные силы действуют на каток меньшего радиуса. Векторы красного цвета обозначают силы, действующие на плиту ( - суммарная сила реакций опор, - сила тяжести, тр - сила трения со стороны катков на плиту).

Выберем ось по направлению скорости движения плиты. Сама же скорость это мгновенная скорость точки касания плиты и катка, а точка - мгновенный центр скоростей, причем перпендикулярна (мгновенный радиус вращения). Запишем в проекциях на ось уравнение движения плиты

тр В этом уравнении три неизвестных. Необходимо составить еще уравнения.

Запишем уравнение вращательного движения для катка. Это уравнение имеет вид произведение момента инерции тела на угловое ускорение равно сумме моментов сил, действующих на тело. Найдем плечи сил, действующих на каток Плечо силы трения равно а плечо силы равно Плечо силы равно нулю.

Запишем уравнение вращательного движения для катка (т.к. масса катка по условию задачи равна нулю, то и ): тр Откуда тр подставляя это значение в уравнение движения , получим т.е. искомое ускорение равно

Ответ

Альтернативное решение