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さるぶつ道場 剛体にはたらく力のつりあい1

水平に保った剛体棒の先端でばねを振動させたときの摩擦力

 図1のように,粗い鉛直な壁に質量 $${M}$$ ,長さ $${L}$$ の一様な剛体の棒のO端を付けて,P端に壁に固定された糸の一端を取り付けて,棒を水平に保った.重力加速度の大きさを $${g}$$ とする.

図1

(1)P端にばね定数 $${k}$$ のばねを取り付けて,ばねのもう一端に質量 $${m}$$ のおもりを付けたところ,棒は水平を保ったまま,ばねは自然長より $${d}$$ だけ伸びて,おもりはつりあいの位置で静止した.糸の張力 $${T}$$ ,棒が壁から受ける垂直抗力 $${N}$$ ,棒と壁との間の摩擦力 $${F}$$ を求めよ.
(2)(1)の状態から,おもりを鉛直下向きに $${\frac{1}{2}d}$$ だけ引いて静かに離しところ,ばねは減衰することなく振動したが,棒は水平を保ったままだった.棒と壁との間の静止摩擦係数 $${\mu}$$ の最小値を求めよ.

 解答はこちらです.


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