Тише едешь — новая

1. Задача №4 «Тише едешь»

ТУРНИР ЮНЫХ ФИЗИКОВ · ЗАДАЧА № 4
Тише едешь
Почему шар с вязкой жидкостью и тяжёлым шариком
внутри катится медленно и неравномерно
Команда «Физфакеры»

2. Текст задачи

Задача № 4 «Тише едешь»
Условие задачи
Внутри полого шара находятся
тяжёлый шарик и некоторое
количество вязкой жидкости.
Скатывание такого шара по
наклонной плоскости происходит
неравномерно и неожиданно
медленно.
↻ качение
стальной шарик
масса m
жидкость
α
Объясните и исследуйте этот
эффект.
2 / 16

3. Суть физического явления

Что происходит внутри
Суть явления
• Вращаясь, стенка сферы увлекает вязкую
жидкость, а та — стальной шарик. Шарик
уходит назад и вверх по поднимающейся
стенке на угол δ от нижней точки.
• Смещённый шарик своим весом создаёт
постоянный тормозящий момент m′g·d·sin δ.
Он уравновешивает скатывающий момент —
шар катится медленно и равномерно.
• Неравномерность — на старте: шарик
совершает затухающие колебания около угла
δ, пока вязкость их не погасит.
↻ качение
стальной шарик
масса m
δ
центр шарика
смещён
назад и вверх
жидкость
α
3 / 16

4. Математическая модель

Энергия и уравнения движения
Математическая модель
Механическая энергия системы
1
1