2.8.28. Расстояние между вертикальными стенками равно $\ell$. Какой длины стержень, вставленный наискось между стенками, не будет опускаться, если коэффициент трения между стержнем и стенками равен $µ$?
К задаче $2.8.28$
Решение
Пусть максимальная длина стержня, при которой он не будет опускаться, равна $L$, при этом наклон стержня к горизонту составляет угол $\alpha$, тогда:
$$\ell=L\cos\alpha \tag{1}$$
На стержень со стороны стенок действует результирующая сила, которую можна разложить на нормальную силу реакции опоры и силу трения стержня об стенку (тр$\vec R=\vec N+\vec F_{тр}$). Сумма моментов этих результирующих сил относительно центра масс стержня в общем виде не равна 0, но есть одно единственное положение при котором не будет вращения. Это такое положение, когда результирующая сила проходит через центр масс. А так как точка контакта находится на конце стержня, единственное направление, при котором сила от стены не создаёт вращения, — это если она направлена вдоль самого стержня.
Силы трения направлены по вертикале, силы нормальной реакии опоры по горизонтале. При отсутствии вращения тангенс угла между ними будет тангенсом угла наклона стержня: