سوال ۹۲ کنکور ارشد مهندسی مکانیک ۱۴۰۰

پیش از غلتش خالص، لغزش وجود دارد

در ابتدا مرکز ساکن است، اما نقطهٔ تماس حرکت می‌کند. اصطکاک جنبشی با این لغزش مخالفت می‌کند، مرکز را شتاب می‌دهد و دوران را کاهش می‌دهد. $r$ را شعاع کره و جهت انتقال حاصل را مثبت می‌گیریم:

در مرحلهٔ لغزش، سرعت نسبی تماس کاهش می‌یابد تا $v=r\omega$ برقرار شود:

پس از برقراری غلتش خالص روی سطح افقی، برای حفظ حرکت یکنواخت به نیرو یا گشتاور افقی نیاز نیست و اصطکاک استاتیکی ایدئال صفر است. بنابراین گزینهٔ ۲ درست است. گزینهٔ ۱ اصطکاک استاتیکی را الزاماً بزرگ‌تر از اصطکاک جنبشی می‌داند، در حالی که مقدار آن تابع نیاز حرکت است. گزینهٔ ۳ پایان لغزش و گزینهٔ ۴ حرکت اولیهٔ نقطهٔ تماس را نادیده می‌گیرد. نیروی عمودی در تمام مراحل وزن را متعادل می‌کند.

تلهٔ رایج: اصطکاک استاتیکی الزاماً $\mu_sN$ نیست؛ این مقدار فقط حد بیشینهٔ آن است.