Logo
Logo

Нитка вокруг цилиндра

Условие

Рассмотрим связанную из~нитки петлю длиной~$L>2\pi R$. Петля надета на~цилиндр радиуса~$R$. Коэффициент трения между нитью и~цилиндром равен~$\mu$. Свободный конец нити тянут параллельно оси цилиндра (как показано на~рисунке), цилиндр при этом покоится. Если длина петли больше некоторого критического значения~$L>L_0$, петля может скользить вдоль цилиндра, сохраняя форму. В~противном случае трение застопоривает петлю, и при~увеличении действующей силы нить просто порвется.

Найдите это критическое значение~$L_0$.

Весом нити можно пренебречь. Нить не~перекручивается, когда ее тянут.

Вам может пригодиться интеграл
$$
2\int \sqrt{1+x^2} \, \mathrm dx = x\sqrt{1+x^2} + \operatorname{arcsinh} x \,,
$$
где $\operatorname{arcsinh} x\equiv \ln\left(x+\sqrt{1+x^2}\right)$.