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($2π$): $$n=\frac{θ}{2π}$$ Угол вращения можно найти по формуле: $$θ=\frac{ω²}{2ε}$$ Где $ε$ - угловое ускорение, которое можно найти через момент сил: $$Iε=μN_xR+μN_yR$$
Что бы найти $N_y$ и $N_x$ распишем второй закон Ньютона: $$N_y=mg-μN_x$$ $$N_x=μN_y$$ Получаем: $$N_y=\frac{mg}{1+μ²}$$ $$N_x=\frac{μmg}{1+μ²}$$
Момент инерции тонкостенного цилиндра: $$I=mR²$$
Подставим в уравнение момента сил и найдем $ε$: $$ε=\frac{μg(1+μ²)}{R(1+μ)}$$ Найдем угол вращения $θ$: $$θ=\frac{ω²R(1+μ²)}{2μg(1+μ)}$$ Отсюда: $$\boxed{x=\frac{ω²R(1+μ²)}{4πμg(1+μ)}}$$