Расположенный горизонтально однородный цилиндр массы m и радиусом R начинает вращаться без трения вокруг своей оси под действием груза P, прикрепленного к легкой нити, намотанной на цилиндр. Найти время t, за которое груз P опустился с высоты h
от

1 Ответ

Дано: m - масса цилиндра, R - радиус цилиндра, P - масса груза, h - высота опускания груза

Найти: t - время опускания груза на высоту h

Решение:
1. Объявим некоторые обозначения: I - момент инерции цилиндра, g - ускорение свободного падения, T - напряжение нити

2. Найдем момент инерции цилиндра относительно его оси вращения:
I = 0.5 * m * R^2

3. Найдем ускорение груза при его движении:
a = g

4. Составим уравнение движения для груза:
T - P = m * g

5. Найдем напряжение в нити через второй закон Ньютона для вращения:
T * R = I * a

6. Подставим значения момента инерции и ускорения:
T * R = 0.5 * m * R^2 * g

7. Найдем скорость опускания груза при движении через второй закон Ньютона:
T - P = m * a

8. Подставим значение ускорения и найдем напряжение в нити:
T = m * g + P

9. Подставим найденное значение T в уравнение для момента инерции и ускорения:
(m * g + P) * R = 0.5 * m * R^2 * g

10. Решим уравнение относительно массы m и найдем ее значение

11. Подставим найденное значение массы m в уравнения для времени t:

t = sqrt(2h / g)

Ответ: время t, за которое груз P опустится на высоту h, равно sqrt(2h / g).
от