2.7.7. Решите задачу $2.7.6$ в случае, если в угол поставили раскрученный сплошной однородный цилиндр. Момент инерции такого цилиндра $J= mR^2/2$, где $m$ — его масса.
К задаче $2.7.7$
Решение
Число оборотов найдем по отношению полного угла вращения к углу одного оборота($2\pi$):
$$n=\frac{\theta }{2\pi }$$
Угол вращения можно найти по формуле:
$$\theta =\frac{\omega ^2}{2\varepsilon }$$
Где $\varepsilon$ - угловое ускорение, которое можно найти через момент сил:
$$I\varepsilon =\mu N_xR+\mu N_yR$$
Что бы найти $N_y$ и $N_x$ распишем второй закон Ньютона:
$$N_y=mg-\mu N_x$$
$$N_x=\mu N_y$$
Получаем:
$$N_y=\frac{mg}{1+\mu ^2}$$
$$N_x=\frac{\mu mg}{1+\mu ^2}$$
Момент инерции сплошного цилиндра:
$$I=\frac{mR^2}{2}$$
Подставим в уравнение момента сил и найдем $\varepsilon$: