2018-02-25
Две жестко связанные однородные палочки одинаковой длины массами $m_{1}$ и $m_{2} $ образуют прямой угол и лежат на шероховатой горизонтальной поверхности. Систему равномерно тянут с помощью нити, прикрепленной к вершине угла и параллельной поверхности. Определите угол $\alpha$, который составляет нить с палочкой $m_{1}$.
Решение:
После установления поступательного движения системы отношение сил трения $F_{1}$ и $F_{2}$, действующих на первую и вторую палочки, будет равно отношению сил реакций опоры соответствующих участков $\frac{F_{1} }{F_{2} } = \frac{N_{1}}{N_{2} }$. Но $N_{1,2} = m_{1,2} g$, следовательно
$\frac{F_{1}}{F_{2} } = \frac{m_{1} }{m_{2} }$.
С другой стороны, из равенства моментов этих сил относительно оси, проходящей через вершину прямого угла
$F_{1}l \cos \phi = F_{2} l \sin \phi$, (2)
где $l$ - расстояние от вершины до центров масс. Из уравнений (1) и (2) находим, что $tg \phi = \frac{m_{1} }{m_{2} }$, где $\phi = \alpha - \pi /2$. Следовательно, $\alpha = \pi / 2 - arctg 0$.