Интерактивная модель. Движение тела на вращающемся диске
На расстоянии R от оси горизонтально расположенного диска находится тело, коэффициент трения которого о диск равен k. Диск вращается с угловой скоростью ω.
На тело действуют три силы:
сила тяжести m, сила реакции опоры и сила трения тр.
В инерциальной системе отсчета, связанной с Землей, второй закон Ньютона будет иметь вид:
Движение тела относительно Земли представляет собой движение в горизонтальной плоскости по окружности радиусом R. Силы, действующие на него в вертикальном направлении, скомпенсированы. Вектор ускорения лежит в горизонтальной плоскости, а само ускорение является центростремительным. Его величина определяется формулой:
aц = ω2R.
Проецирование векторного уравнения на координатные оси X и Y дает два скалярных уравнения:
Первое уравнение показывает, что в роли центростремительной силы выступает сила трения, второе констатирует, что вертикальные силы взаимно уравновешены.
Сила трения покоя подчиняется неравенству:
поэтому при слишком больших скорости или радиусе вращения сила трения не сможет обеспечить требуемое центростремительное ускорение, и тело начнет соскальзывать.