Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (77 KB)
Na desce leży walec o promieniu
z wydrążeniem w kształcie walca
o promieniu
stycznym do osi walca. Deskę zaczynamy wolno
podnosić za jeden koniec. Znaleźć kąt graniczny nachylenia deski, przy
którym walec pozostanie jeszcze w równowadze. Współczynnik tarcia walca
o deskę jest równy
Rozwiązanie
Należy porównać kąt nachylenia deski
powyżej którego walec
zacznie się zsuwać, i kąt
powyżej którego zacznie się toczyć.
Pierwszy warunek ma postać
Niech
oznacza odległość środka masy wydrążonego walca od jego
środka geometrycznego. Traktując walec pełny o masie
i promieniu
jako złożenie walca wydrążonego o masie
i walca
o masie
promieniu
w miejscu wydrążenia, otrzymujemy
związek
skąd
Gdy deskę powoli podnosimy,
wydrążony walec obraca się, a jego środek masy przesuwa się po okręgu
o promieniu
(określamy położenie na prostej pionowej przechodzącej
przez punkt styczności walca z deską). Moment siły ciężkości względem tego
punktu jest wówczas równy 0. Kąt nachylenia deski, powyżej którego walec
zacznie się staczać, określa warunek
Ponieważ
walec straci równowagę, gdy kąt nachylenia deski
przekroczy
i walec zacznie się toczyć bez poślizgu