Условие

Республиканская олимпиада 2012 9 класс № 3

С помощью пращи Давид победил Голиафа! А вам надо рассмотреть динамику этого примитивного, но эффективного устройства.

Для описания движения камня в праще рассмотрим упрощенную схему.
На горизонтальной поверхности расположен твердый сплошной диск радиуса м, который вращается вокруг вертикальной оси с постоянной угловой скоростью боковой поверхности диска в некоторой точке прикреплена легкая нерастяжимая нить, длина которой равна радиусу диска. К концу веревки привязана небольшая шайба массы , которая скользит по столу.
Диск моделирует вращающуюся руку, а шайба камень в праще.
Во всех пунктах данной задачи рассматривайте только установившийся режим: после некоторого этапа разгона движение шайбы будет происходить с постоянной по модулю скоростью.

Ускорение свободного падения считайте равным мс.*

Во всех пунктах задачи желательно получить ответ в виде формулы и только после этого подставлять численные значения параметров. Однако, в тех случаях, когда вам необходимо использовать различные тригонометрические формулы (которые Вы не знаете), рекомендуем по возможности сразу находить численные значения различных углов и затем подставлять их последующие выражения.

Часть 1. Во всем виновато сопротивление воздуха!

В этой части задачи будем считать, что в процессе движения на шайбу действует сила сопротивления воздуха, пропорциональная скорости шайбы

а силой трения шайбы о поверхность стола модно пренебречь. Силой сопротивления воздуха действующей на нить также можно пренебречь.
Для определения коэффициента пропорциональности в формуле (1) шайбу сбросили с большой высоты. Оказалось, что после некоторого разгона шайба стала падать с постоянной скоростью мс.

1.1 В описанной установке диск вращается, с частотой обс. Определите угол отклонения нити от радиального направления и модуль скорости установившегося движения шайбы.

1.2 До какой максимальной скорости можно разогнать шайбу в данных условиях, если нить выдерживает максимальную нагрузку , где - масса шайбы, .

Часть 2. Во всем виновата сила трения.

2.1 Для определения коэффициента трения шайбы о поверхность шайбе сообщили горизонтально направленную скорость мс. При этом до полной остановки она прошла путь см. Рассчитайте по этим данным численное значение коэффициента трения . В дальнейших расчетах используйте найденное численное значение этого коэффициента.

Диск вращается с постоянной частотой .

2.2 Определите модуль скорости установившегося движения шайбы при обс.

2.3 Определите модуль скорости установившегося движения шайбы при обс.

2.4 Определите модуль скорости установившегося движения шайбы при обс.