Движение шара сложное. Оно оприсывается движением центра шара вниз по наклонной плоскости и вращением шара вокруг центра:
Пусть m - масса шара, R - радиус шара, а - ускорение центра шара.
Момент инерции шара относительно оси, проходящей через его центр:Jo = 0.4mR²
На шар действует сила тяжести mg, приложенная к центру шара и направленная вертикально вниз, N - реакция плоскости, приложенная в точке контакта и направленная перпендикулярно плоскости вверх и сила трения сцепления Fтр, приложенная к точке контакта и направленная вдоль плоскости в сторону, противоположную движению.
Уравнения движения:
ma = mg·sinα - Fтр (1)
Jo ·a/R = Fтр·R (2)
Из (2) a = Fтр·R²/Jo
или a = Fтр·R²/0,4mR²
или
a = 2,5Fтр/m (3)
Подставим (3) в (1)
m2,5Fтр/m = mg·sinα - Fтр
или
2,5Fтр = mg·sinα - Fтр
откуда
Fтр = mg·sinα/3,5
Проскальзывания не будет, если сила трения сцепления не меньше силы трения скольжения, т.е Fтр ≤ µN
N = mg·cosα
mg·sinα/3,5 ≤ µ·mg·cosα
tgα ≤ 3.5µ
