2.7.6. Тонкостенный цилиндр радиуса $R$ раскрутили до угловой скорости $ω$ и поставили в угол, как показано на рисунке. Коэффициент трения между стенками угла и цилиндром равен $µ$. Сколько оборотов цилиндр сделает до полной остановки?
К задаче $2.7.6$
Решение
Число оборотов найдем по отношению полного угла вращения к углу одного оборота($2π$): $$x=\frac{θ}{2π}$$ Угол вращения можно найти по формуле: $$θ=\frac{ω²}{2ε}$$ Где $ε$ - угловое ускорение, которое можно найти через момент сил: $$Iε=μNR+μnR$$
Что бы найти $N$ и $n$ распишем второй закон Ньютона: $$N=mg-μn$$ $$n=μN$$ Получаем: $$N=\frac{mg}{1+μ²}$$ $$n=\frac{μmg}{1+μ²}$$
Момент инерции тонкостенного цилиндра: $$I=mR²$$
Подставим в уравнение момента сил и найдем $ε$: $$ε=\frac{μg(1+μ²)}{2R(1+μ)}$$ Найдем угол вращения $θ$: $$θ=\frac{ω²R(1+μ²)}{2μg(1+μ)}$$ Отсюда: $$\boxed{x=\frac{ω²R(1+μ²)}{4πμg(1+μ)}}$$