Катушка массы
m подвешена на двух тонких нитях. В точке подвеса
на высоте
Y0 от оси катушки нити перекинуты через горизонтально
расположенную иглу, и трением в этом месте можно пренебречь. Нити
намотаны на катушку таким образом, что её вращение против часовой стрелки
сматывает нити с внутреннего цилиндра радиуса r и наматывает на
внешние диски радиуса R (см. рисунок). Каждой из нитей намотано
достаточно много слоёв, так что полностью смотать тот или иной конец нити
с катушки невозможно. Предполагается, что нити тонкие, и толщиной
слоя можно пренебречь.
Описанное устройство
испольуют в следующих двух опытах. В первом - нити прижимают пальцем к
игле в точке подвеса, препятствуя их скольжению, после чего палец убирают.
Наблюдение ведётся достаточно долго, чтобы система могла прийти в состояние
равновесия.
-
Если равновесное состояние системы отличается
от исходного, определите это отличие. В противном случае укажите
причину по которой равновесное состояние не изменяется.
-
Найдите силу натяжения каждой из нитей
в равновесии.
Во втором опыте система приводится в исходное состояние после чего просто
отпускается без прижимания пальцем нитей, и они могут свободно скользить
в любом направлении.
-
Качественно опишите поведение системы
в начальный момент времени. Приведите физические основания для сделанных
выводов относительно положения, скорости, ускорения и соответствующих параметров
вращательного движения.
-
Качественно опишите поведение системы
по истечении очень долгого промежутка времени. Приведите физические основания
для сделанных выводов относительно положения, скорости, ускорения и соответствующих
параметров вращательного движения.
Чтобы увеличить рисунок, нажмите на него
мышкой.