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68. 回転するリング■ 半径aの円形状につくられた針金
が,鉛直面内に立てられており, 針金は,中心を通る鉛
直軸のまわりに回転することができる。 また, 針金には,
質量mのリングRが通してあり, リングRは , 針金に沿
って自由に運動することができる。重力加速度の大きさ
をg として,次の各問に答えよ。
まず,針金とリングRとの間に摩擦がない場合を考え
る。 図のように、針金を鉛直軸のまわりに一定の角速度
で回転させたところ, リングRは,Rと針金の中心Oを
結ぶ直線と鉛直軸が角度0をなす位置で,針金に対して
静止した。
リング R
鉛直軸
(1) リングRが受ける重力の,針金の接線方向の成分の大きさはいくらか
(2) 針金が鉛直軸のまわりに回転する角速度はいくらか。
(3) リングRが針金から受ける垂直抗力の大きさはいくらか。
次に、針金とリングRとの間に摩擦がある場合を考える。針金を一定の角速度で回転
させたところ, リングRは,Rと針金の中心Oを結ぶ直線と鉛直軸が角度0をなす位置
で, 針金に対して静止した。 針金とリングRとの間の静止摩擦係数をμとする。
(4) リングRを針金に対して静止させるための, 針金が鉛直軸のまわりに回転する角
速度の最大値はいくらか。 ただし,μ- とする。
cose
1(e)
sine
(獨協医科大改)
例題 7.10
0
例題 7
a
針金