Klub 44F - zadania III 2015»Zadanie 594
o zadaniu...
- Zadanie pochodzi z artykułu Klub 44F - zadania III 2015
- Publikacja w Delcie: marzec 2015
- Publikacja elektroniczna: 1 marca 2015
- Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (125 KB)
Żuk pełznie po sztywnej słomce, opartej o gładką podłogę i gładką pionową ściankę. Słomka jest jednorodna, tworzy z poziomem kąt
jej długość wynosi
masa słomki jest zaniedbywalna w porównaniu z masą żuka
Prędkość początkowa żuka w punkcie
wynosi
Jak musi poruszać się żuk, aby słomka pozostawała nieruchoma? Po jakim czasie dopełznie on do punktu 


jak na rysunku obok. Niech żuk znajduje się w odległości
od początku układu
Siły działające na słomkę zaznaczono na rysunku kolorem. Są to siły reakcji
i
prostopadłe odpowiednio do podłogi i ścianki oraz siła
jaką żuk działa na słomkę. Siłę ciężkości działającą na słomkę pomijamy zgodnie z treścią zadania. Słomka nie porusza się, więc siły działające na nią równoważą się:
Na żuka działa siła ciężkości oraz siła reakcji słomki
która tworzy ze słomką nieznany kąt
(siły te zaznaczono na rysunku na czarno). Równanie ruchu żuka ma postać
Przyspieszenie
skierowane jest wzdłuż słomki. Stąd
oraz
Momenty sił działających na słomkę względem dowolnego punktu równoważą się. Względem punktu
warunek ten ma postać:
Siły działające na żuka prostopadle do słomki równoważą się:
zatem
gdzie
otrzymujemy równanie
Ruch żuka opisuje funkcja
z warunkami początkowymi:
oraz
Zatem
Kładąc
otrzymujemy czas
podróży żuka do końca słomki: