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【解答】すべりからころがりへの移行 - (2009/12/23 (水) 08:29:48) のソース

****【解答】すべりからころがりへの移行
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#ref(http://www14.atwiki.jp/yokkun?cmd=upload&act=open&pageid=276&file=FM19-9prime1.bmp)


円筒の質量を $$m$$ とすると,重心の並進および重心まわりの回転の運動方程式は,

$$m\ddot{x} = -\mu mg$$

$$\frac{1}{2}mR^2\ddot{\theta} = \mu mgR$$

したがって,時間 $$t$$ の後の速度および角速度は,

$$\dot{x} =  v_0 - \mu gt,\qquad \dot{\theta} = \frac{2\mu g}{R}\;t$$

となる。ころがりに移行する条件は,$$\dot{x} = R\dot{\theta}$$ だから,

$$v_0 - \mu gt = 2\mu gt \qquad \therefore t = \frac{v_0}{3\mu g}$$

このときまでに移動した距離は,

$$x(t) = v_0t - \frac{1}{2}\mu gt^2 = \frac{5{v_0}^2}{18\mu g}$$

また,ころがりに移行するときの速さは,

$$\dot{x}(t) = v_0 - \mu gt = \frac{2}{3}\;v_0$$

となる。

#ref(http://www14.atwiki.jp/yokkun?cmd=upload&act=open&pageid=276&file=FM19-9prime2.bmp)
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