2. Пример решения задачи. Груз A, подвешенный к нити AB, намотанной на барабан, опускается равноускоренно из состояния покоя, приводя во вращение барабан. За первые 3 с барабан совершает 9 оборотов.
Определить в конце 5-й секунды скорость и ускорение точки обода барабана, а также груза A, если диаметр барабана D = 30 см (рисунок 14).
Решение:
а) б)
Рисунок 14.
Барабан вращается равноускоренно, согласно уравнению:
(1)
Формула угловой скорости имеет вид:
(2)
Положим, что 0 = 0. Барабан вращается из состояния покоя, следовательно, 0 = 0. При этих условиях формулы (1), (2) принимают вид:
, (3) (4)
Т.к. = 9 оборотов при t = 3 с, то из уравнения (3) определяем одинаковое для всех моментов времени угловое ускорение :
Из уравнения (4) найдём угловую скорость барабана в конце 5-й сек.:
Определим в точке B обода барабана (рисунок 14, b) модули линейной скорости, вращательного и центростремительного ускорения в этот же момент времени
м/с,
м/с2 (модуль вращательного ускорения точки тела при равнопеременном вращении одинаков для всех моментов времени).
м/с2.
Модуль полного ускорения точки обода барабана определяется по формуле:
м/с2.
Скорость груза равна линейной скорости точки обода барабана:
м/с
Ускорение груза равно вращательному ускорению точки обода, т.е.:
м/с2 .