а) Примем, что нить нерастяжима в продольном направлении. Рассмотрим движение нити. Она двигается сложным образом: одновременно вращательно и поступательно. Выделим составляющие каждой скорости: проекции на нить и на направление, перпендикулярное нити. Равенство проекций скоростей на направление, перпендикулярное нити, необязательно: нить может "изгибаться", то есть компоненты скоростей, которые вращают нить, не влияют на длину нити, однако составляющие, спроецированные на нить, влияют — они стремятся растянуть эту нить в продольном направлении. Нужно потребовать их равенство:
б) Прибавим к кольцу и муфте вектор . Получим, что M неподвижна, а К движется по окружности с центром в точке M, поскольку расстояние между кольцом и муфтой постоянно. Поэтому вектор
перпендикулярен прямой, содержащей нить (вектор мгновенной скорости всегда направлен по касательной к окружности). После нехитрой геометрии приходим к углу между вектором
и вектором
. Он равен
. Итак,
. Возводя в квадрат, получаем:
. После подстановки ранее найденных значений получаем
.
Впрочем, можно было и проще: заметим, что сумма проекции векторов и
на прямую, содержащую нить, равна нулю. Поэтому, зная, что искомый вектор перпендикулярен этой прямой, можно сразу получить ответ:
в) Перейдем в систему отсчета, связанную с муфтой. Центростремительное ускорение кольца равно . Тогда искомая сила равна
Поделитесь своими знаниями, ответьте на вопрос:
Для чего гофрированную бумагу делают волнистой?