1。力とトルク
* 重力(mg): 垂直方向に下向きに動作します。
* 通常の力(n): 飛行機に垂直な作動。
* 摩擦力(f): 動きに反対する、飛行機に平行に動作します。
2。自由なボディ図
球体の自由なボディ図を描き、これらの力を示します。重力を平面と平行および垂直に成分に分解します。
* mg sin(30°): 平面に平行なコンポーネント。
* mg cos(30°): 飛行機に垂直な成分。
3。運動方程式
* 線形運動: ニュートンの第二法則を飛行機に平行な方向に適用します。
*σf=ma
* mg sin(30°)-f =ma
* 回転運動: ニュートンの第2法則を球体の中心に関する回転に適用します。
*στ=iα
* FR =(2/5)MR²α
どこ:
* rは球体の半径です
* i =(2/5)MR²は固体球の慣性の瞬間です
*αは角度加速です
4。滑る状態のないローリング
球体は滑ることなく転がります。つまり、線形加速度(a)と角度加速度(α)が関連しています。
* a =αr
5。加速の解決(a)
ローリングを回転方程式に滑らずに置き換えます。
* f =(2/5)MA
この値の「f」を線形方程式に置き換えます。
* mg sin(30°) - (2/5)ma =ma
*(7/5)Ma =mg sin(30°)
* a =(5/7)g sin(30°)
* a =(5/14)g (ここで、Gは重力による加速です)
6。摩擦係数(μ)を解く
摩擦力は次のように与えられます。
* f =μn
* f =μmgcos(30°)
すでにf =(2/5)maが見つかりました。計算したばかりの「a」の値を次のように置き換えます。
*(2/5)m((5/14)g)=μmgcos(30°)
*μ=(2/5) *(5/14)/cos(30°)
* μ=1/(7√3)
したがって、
*球体の線形加速は(5/14)gです。
*球体が滑ることなく転がるのに必要な摩擦係数は1/(7√3)です。