На какой минимальной угловой скорости вращения диска тело оторвется от края горизонтального диска, если оно привязано к телу нитью длиной 50 см и образует угол 60° с осью диска, и диск вращается? Используйте ускорение свободного падения g = 10 м/с². Ответ округлите до трех значащих цифр в радианах в секунду, согласно правилам округления.
Детальное объяснение:
Разъяснение: При вращении горизонтального диска тело находится под действием центробежной силы, которая направлена от центра вращения к краю диска. Для того чтобы тело оторвалось от края диска, необходимо, чтобы центробежная сила превышала силу упругости, с которой нить удерживает тело.
Центробежная сила вычисляется по формуле:
Fцб = m * R * ω²,
где Fцб — центробежная сила,
m — масса тела,
R — радиус окружности, по которой движется тело (в данном случае равен длине нити),
ω — угловая скорость вращения диска.
Сила упругости, с которой нить держит тело, определяется с помощью закона Гука:
Fуп = k * L,
где Fуп — сила упругости,
k — коэффициент упругости нити,
L — длина нити.
Когда тело оторвалось от диска, центробежная сила равна силе упругости:
Fцб = Fуп.
Подставляя выражения в уравнение, получаем:
m * R * ω² = k * L.
Известно, что R = L, поскольку длина нити равна радиусу окружности, по которой движется тело.
Таким образом, угловую скорость можно выразить по формуле:
ω = √(k / m).
Подставим известные значения:
k = 50 см = 0.5 м,
m — масса тела не указана.
Пример использования: Задача требует знания физики и использования формул для центробежной силы и угловой скорости. Для решения задачи, нам понадобится значение массы тела.
Совет: Важно всегда внимательно читать и уточнять условие задачи, чтобы не пропустить вычисления массы тела или другие данные, которые требуются для решения задачи. Также, полезно работать с единицами измерения и правильной системой мер, чтобы вычисления были точными.
Упражнение: Приведенная задача требует знания формул и навыков в работе с ними. Решите задачу, предполагая, что масса тела равна 2 кг. Округлите ответ до трех значащих цифр в радианах в секунду.