Условие
На тонком диске в точках и закреплены концы двух невесомых нерастяжимых нитей (см. рис.). Другие концы нитей прикреплены к горизонтальной поверхности. Вначале диск удерживают, а затем отпускают. В результате диск поворачивается в вертикальной плоскости. Нити в процессе поворота диска натянуты и лежат в одной плоскости с диском. В момент, когда нити образуют угол , скорость точки диска м/с. Чему в этот же момент времени равна скорость центра диска? Ответ дайте в метрах в секунду, округлив его до десятых.
О задаче · 10 класс · 17 баллов
Для подготовки: 10 класс.
Записать идеюЕсть запись
Личный черновик для заметок и расчётов. Он никуда не отправляется и не проверяется.
Черновик не сохраняется: текст только в этой вкладке.
Черновик изменён в другой вкладке. Твой текущий текст пока сохранён здесь, автоматическая запись остановлена.
Подсказка 1
В каком направлении может двигаться точка крепления нерастяжимой нити, если другой её конец неподвижен?
Подсказка 2
Продолжите нити до пересечения. Сравните расстояния от этой точки до и , внимательно прочитав внешний угол на рисунке.
Разобрать решение по шагам
Определим направления скоростей точек крепления
Концы нитей у потолка неподвижны, длины нитей постоянны. Поэтому скорости точек и перпендикулярны соответствующим нитям. Продолжим прямые нитей до пересечения . В рассматриваемый момент движение твёрдого диска можно представить как вращение вокруг : именно к этой точке направлены перпендикуляры к скоростям двух его точек. Поэтому и .
Прочитаем нужный угол по исходному рисунку
Нити на рисунке касаются диска в и , поэтому , . Отрезки касательных из одной точки равны, а прямая делит угол пополам. Важно: на исходном рисунке отмечен как внешний угол между продолжением первой нити и второй. Следовательно, и .
Свяжем расстояния и скорости
В прямоугольном треугольнике гипотенуза равна . Поэтому
Делим две формулы для скоростей:
Округление до десятых даёт м/с.
Ответ
м/с.
Главная идея
Пересечение перпендикуляров к скоростям задаёт мгновенный центр вращения; касательные связывают плечи с указанным внешним углом.
Как заметить эту идею в другой задаче
Если две точки твёрдого тела движутся перпендикулярно известным линиям, их пересечение помогает сравнить скорости через радиусы мгновенного вращения.
Возможная ошибка
Принять указанный внешний угол за и получить косинус вместо синуса половины угла.
Источник и примечания
Официальный источник
PDF организатора · страницы 7 · задача 7 ↗Шаг в будущее · 2025/26 · физика · 10 класс · отборочный этап · вариант 1.
Авторский разбор Popov Academy.
Можете объяснить решение своими словами?
Тема, знания и приёмы
Кинематика · Продвинутая подготовка
- Связь пути и времени
- графики
- проекции скорости
Приёмы решения: Координаты и проекции