Решебник Савченко
<h3 id="back-link"><a href="/ru#2.2">$\leftarrow$Назад</a></h3>
<h3> Условие: </h3>
<p>
$2.2.20.$ Где находится центр масс: однородного прута, согнутого посередине под прямым углом? однородной треугольной пластинки? гардеробного номерка в виде диска с круглым отверстием?
</p>
<center>
<figure>
<img src="statement.png"
loading="lazy" width="120" />
<figcaption>
К задаче 2.2.20
</figcaption>
</figure>
</center>
<h3> Решение: </h3>
<p>
a) Найдем центр масс прямого угла
</p>
<center>
<figure>
<img src="draw.png"
loading="lazy" width="180" />
<figcaption>
Центр масс прямого угла
</figcaption>
</figure>
</center>
<p>
Центр масс будет отстаять от вершины угла по вертикали и горизантали на
$$x_c =y_c = \frac{L}{4}$$
Откуда расстояние до вершины угла
$$l = L \frac{\sqrt{2}}{4}$$
</p>
<p>
b) Перейдем к равностороннему треугольнику
</p>
<center>
<figure>
<img src="draw1.png"
loading="lazy" width="175" />
<figcaption>
Центр масс равностороннего треугольника
</figcaption>
</figure>
</center>
<p>
Центр масс будет отстаять от каждой стороны на величину
$$x_c = \frac{0 \cdot \frac{m}{3} + \frac{l}{6}\frac{\sqrt{3}}{2}\cdot \frac{m}{3}\cdot 2}{m}$$
$$x_c = \frac{l}{6\sqrt{3}}$$
И эта точка будет являться <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Centroid" target="_blank">центроидом</a> треугольника
</p>
<p>
c) Чтобы найти центр масс номерка, представим номерок как суперпозицию диска с поверхностной плотностью $\sigma$ на которого наложили диск с отрицательной плотностью $-\sigma$
</p>
<center>
<figure>
<img src="draw2.png"
loading="lazy" width="250" />
<figcaption>
Центр масс номерка
</figcaption>
</figure>
</center>
<p>
Найдем расстояния центра масс от центра номерка
$$x_c = \frac{0 \cdot \sigma R^2 - d \sigma r^2}{\sigma R^2 - \sigma r^2}$$
Таким образом, расстояние на котором будет находиться центр масс номерка
$$l = d \frac{r^2}{R^2 - r^2}$$
</p>
<h4>
Ответ:
</h4>
<p>На биссектрисе угла на расстоянии $l = L \sqrt{2}/4$, где $L$ — длина половины прута;
</p>
<p>
в точке пересечения медиан;
</p>
<p>
на прямой, соединяющей центры диска и отверстия, на расстоянии $l = dr^2/(R^2 − r^2)$ от центра диска.
</p>
<br>
<footer class="row container">
<p>
<small> © <strong>Решебник Савченко О.Я.</strong>, 2023-2024 <br></small>
</p>
<p>
<small>Все права принадлежат авторам. <br> Коммерческое использование материалов — с письменного разрешения авторов. <br> aliaksandr@savchenkosolutions.com <br></small>
</p>
</footer>