2.7.12. Найдите ускорение, с которым скатывается без проскальзывания по наклонной плоскости с углом $α$ тонкостенный цилиндр. Какова сила трения, действующая на него?
Решение
Запишем второй закон Ньютона и момент сил, считая массу $m$ известнлой: $$ma=mgsin\alpha-f$$ $$I\varepsilon=fR$$ $$a=\varepsilon R$$ $$I=mR^2$$ Где $f$ - сила трения;
$I$ - момент инерции тонкостенного цилиндра;
$R$ - радиус цилиндра.
Подставим момент инерции в уравнение момента сил: $$mR^2\varepsilon=fR$$ $R$ сокращается, и с учетом связи линейного и углового ускорений, получаем: $$f=ma$$ Подставим это в уравнение динамики: $$ma=mgsin\alpha-ma$$ Отсюда: $$\boxed{a=\frac{gsin\alpha}{2}}$$ Следовательно: $$\boxed{f=\frac{mgsin\alpha}{2}}$$