2.7.23∗. По шероховатой горизонтальной поверхности катится без проскальзывания со скоростью $v$ тонкое кольцо. Через какое время после упругого удара о гладкую вертикальную стенку кольцо остановится, если коэффициент трения кольца о поверхность равен $µ$? Опишите качественно движение сплошного диска после удара.
Решение
Упругий удар о стену перенаправит линейную скорость в противоположную сторону, но вектор угловой скорости меняться не будет, следоваетльно начнётся проскальзование.
Запишем закон изменения момента импульса: $$L-L_0=-MΔt$$ Где $L$ и $L_0$ - конечный и начальный моменты импульса соответсвенно;
$M$ - момент сил
$Δt$ - время остановки.
Запишем моменты сил, импульса и инерции кольца: $$M=μmgR$$ $$L_0=Iω$$ $$L=0$$ $$I=mR²$$
Где $m$ - масса кольца;
$R$ - радиус кольца;
$ω$ - угловая скорость кольца ($ω=\frac{v}{R}$)
Подставим это в закон изменения импульса: $$\frac{-mR²v}{R}=-μmgRΔt$$ Сокращаем что можем, получаем: $$v=μgΔt$$ Получаем ответ: $$\boxed{Δt=\frac{v}{μg}}$$