ВсОШ 2004, Зонален етап, 9–11 клас — Задача 11.1. Слоненок
XXXVIII Всероссийская олимпиада школьников по физике. Окружной этап. Теоретический тур
Условие
1. Проволока изогнута в форме окружности (рис. 6) и зафиксирована. Вдоль нее может двигаться маленькая бусинка. На бусинку действуют силы только со стороны проволоки. Вдоль прямой проволоки бусинка движется равномерно, а при движении по криволинейному участку возникает сила трения скольжения с коэффициентом . В начальный момент бусинка находилась в точке и имела скорость м/с. Найдите скорость бусинки, когда она в первый раз снова окажется в исходной точке.

2. Пусть теперь проволока имеет форму плоской замкнутой кривой (рис. 7). Найдите в этом случае скорость бусинки, когда она в первый раз снова окажется в исходной точке . Ответы требуется представлять в аналитическом и численном видах.

Отговори
- 1. ≈ м/с
- 2.
Решение
Запишем второй закон Ньютона для торможения бусинки на малом участке проволоки с радиусом кривизны :
Пусть — угловой путь бусинки, тогда его малое приращение
где — угловая скорость бусинки. Отметим, что знак модуля соответствует определению углового пути (а не перемещения). Исключая из приведенных уравнений, получим
откуда
При вычислении углового пути следует складывать все угловые отклонения вектора скорости бусинки без учета направления отклонения. По заданным рисункам находим, что вектор скорости бусинки пройдет соответственно угловые пути и прежде, чем бусинка снова окажется в исходной точке, откуда
Оригинал в Архива: ok04T.pdf