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 mg, сила реакции опоры N и сила трения Nтр.

В инерциальной системе отсчета, связанной с Землей, второй закон Ньютона будет иметь вид:
ma = mg + N + Fтр
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.

Преобразуем неравенство:
???
???
Следовательно, условие отсутствия скольжения:
???