Logo
Logo

Два цилиндра

В какую сторону легче сдвинуть эту систему, прикладывая горизонтальную силу к нити, направленной вдоль линии, соединяющей центры цилиндров?

Пусть на систему действует сила $F_{A}$ (см. рисунок $a$).

Запишем равенство моментов сил относительно точки $O$:
$$
F_{A} R+N_{2} \cdot 2 R=P \cdot 2 R, \qquad (1)
$$где $P=m g$, a $R$ и $2 R$ – «плечи» соответствующих сил. Из условия равновесия получаем еще два уравнения:
$$
\begin{gathered}
N_{1}+N_{2}=2 P, \qquad (2)
\\
F_{A}=\mu_{1} N_{1}+\mu_{2} N_{2}. \qquad (3)
\end{gathered}
$$Решая систему $(1)-(3)$, находим
$$
F_{A}=\frac{2 P\left(\mu_{1}+\mu_{2}\right)}{2-\left(\mu_{1}-\mu_{2}\right)} \approx 0.89~Н.
$$Аналогичным образом найдем
$$
F_{B}=\frac{2 P\left(\mu_{1}+\mu_{2}\right)}{2+\left(\mu_{1}-\mu_{2}\right)} \approx 0.72~Н.
$$Из $(1)$ видно, что если увеличить «плечо» горизонтальной силы, то это приведет к уменьшению силы реакции опоры $N_{2}$ и, следовательно, к уменьшению силы трения. Приложим горизонтальную силу $F_{C}$ в точке $C$ (см. рисунок $б$). Тогда уравнение $(1)$ запишется в виде
$$
F_{C} \cdot 2 R+N_{2} \cdot 2 R=P \cdot 2 R.
$$Решая полученную систему, находим
$$
F_{C}=\frac{P\left(\mu_{1}+\mu_{2}\right)}{1+\left(\mu_{1}-\mu_{2}\right)}=\frac{P}{3} \approx 0.67~Н.
$$Значит, с помощью $T=0.7~Н$ систему сдвинуть можно.

Ответ: Влево.
Найдите минимальные горизонтальные силы $F_{A}$ и $F_{B}$, необходимые для того, чтобы сдвинуть систему вправо и влево соответственно.

Ответ: $$
F_{A}=\frac{2 P\left(\mu_{1}+\mu_{2}\right)}{2-\left(\mu_{1}-\mu_{2}\right)} \approx 0.89~Н.
$$$$
F_{B}=\frac{2 P\left(\mu_{1}+\mu_{2}\right)}{2+\left(\mu_{1}-\mu_{2}\right)} \approx 0.72~Н.
$$
Можно ли эту систему сдвинуть влево или вправо, потянув ее за нить в горизонтальном направлении с силой $T=0.7~Н$? Ответ обоснуйте.

Ответ: $$
F_{C}=\frac{P\left(\mu_{1}+\mu_{2}\right)}{1+\left(\mu_{1}-\mu_{2}\right)}=\frac{P}{3} \approx 0.67~Н.
$$Значит, с помощью $T=0.7~Н$ систему сдвинуть можно.