Question Number 20891 by Tinkutara last updated on 06/Sep/17
$$\mathrm{The}\:\mathrm{Figure}\:\mathrm{shows}\:\mathrm{a}\:\mathrm{system}\:\mathrm{consisting} \\ $$$$\mathrm{of}\:\left({i}\right)\:\mathrm{a}\:\mathrm{ring}\:\mathrm{of}\:\mathrm{outer}\:\mathrm{radius}\:\mathrm{3}{R}\:\mathrm{rolling} \\ $$$$\mathrm{clockwise}\:\mathrm{without}\:\mathrm{slipping}\:\mathrm{on}\:\mathrm{a} \\ $$$$\mathrm{horizontal}\:\mathrm{surface}\:\mathrm{with}\:\mathrm{angular}\:\mathrm{speed} \\ $$$$\omega\:\mathrm{and}\:\left({ii}\right)\:\mathrm{an}\:\mathrm{inner}\:\mathrm{disc}\:\mathrm{of}\:\mathrm{radius}\:\mathrm{2}{R} \\ $$$$\mathrm{rotating}\:\mathrm{anti}-\mathrm{clockwise}\:\mathrm{with}\:\mathrm{angular} \\ $$$$\mathrm{speed}\:\omega/\mathrm{2}.\:\mathrm{The}\:\mathrm{ring}\:\mathrm{and}\:\mathrm{disc}\:\mathrm{are} \\ $$$$\mathrm{separated}\:\mathrm{by}\:\mathrm{frictionless}\:\mathrm{ball}\:\mathrm{bearing}. \\ $$$$\mathrm{The}\:\mathrm{system}\:\mathrm{is}\:\mathrm{in}\:\mathrm{the}\:{x}-{z}\:\mathrm{plane}.\:\mathrm{The} \\ $$$$\mathrm{point}\:{P}\:\mathrm{on}\:\mathrm{the}\:\mathrm{inner}\:\mathrm{disc}\:\mathrm{is}\:\mathrm{at}\:\mathrm{a}\:\mathrm{distance} \\ $$$${R}\:\mathrm{from}\:\mathrm{the}\:\mathrm{origin},\:\mathrm{where}\:{OP}\:\mathrm{makes}\:\mathrm{an} \\ $$$$\mathrm{angle}\:\mathrm{30}°\:\mathrm{with}\:\mathrm{the}\:\mathrm{horizontal}.\:\mathrm{Then} \\ $$$$\mathrm{with}\:\mathrm{respect}\:\mathrm{to}\:\mathrm{the}\:\mathrm{horizontal}\:\mathrm{surface} \\ $$$$\left({a}\right)\:\mathrm{The}\:\mathrm{point}\:{O}\:\mathrm{has}\:\mathrm{a}\:\mathrm{linear}\:\mathrm{velocity} \\ $$$$\mathrm{3}{R}\omega\overset{\wedge} {{i}} \\ $$$$\left({b}\right)\:\mathrm{The}\:\mathrm{point}\:{P}\:\mathrm{has}\:\mathrm{a}\:\mathrm{linear}\:\mathrm{velocity} \\ $$$$\frac{\mathrm{11}}{\mathrm{4}}{R}\omega\overset{\wedge} {{i}}\:+\:\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{4}}{R}\omega\overset{\wedge} {{k}} \\ $$
Commented by Tinkutara last updated on 06/Sep/17
Commented by ajfour last updated on 06/Sep/17
Commented by Tinkutara last updated on 06/Sep/17
$$\mathrm{But}\:\mathrm{since}\:\mathrm{radius}\:\mathrm{at}\:{O}\:\mathrm{is}\:\mathrm{0},\:\mathrm{so}\:\mathrm{linear} \\ $$$$\mathrm{velocity}\:=\:{r}\omega\:=\:\mathrm{0}\left(\omega\right)\:=\:\mathrm{0}?\:\mathrm{Why}\:\mathrm{not}? \\ $$
Commented by ajfour last updated on 06/Sep/17