Über der Wasseroberfläche in einem beschleunigten Zylinder

Als ich heute Morgen aufgewacht bin, saß ich an unserem Tisch und sah auf eine Plastikflasche Cola, die auf dem Boden lag. Bitte denken Sie nicht, dass es hier draußen ein Durcheinander gibt. Es lag einfach da. Ich stellte es schön zurück auf den Tisch, aber nicht bevor ich der Flasche einen Stoß gegeben hatte.
Das Wasser (aus dem die Null-Energie-Cola im Wesentlichen besteht) in der Flasche begann zu schwingen, was der Flasche (einer Art Zylinder) eine seltsame Art des Rollens verlieh. Es fuhr schnell, hielt plötzlich an, fuhr wieder schnell, kam zum Stillstand, fuhr schnell usw., bis es schließlich aufgrund aller Arten von Reibung stehen blieb. Das ist nicht so schwer zu erklären. Aber denken Sie jetzt an einen geschlossenen Zylinder mit Länge l und Radius R . Das Wasser im Inneren hat, wenn der Zylinder ruht, eine Oberfläche, die eine Höhe erreicht H im z -Richtung, die eine Komponente des zugehörigen kartesischen Koordinatensystems ist), gemessen vom Berührungspunkt mit der Ebene, auf der sie liegt.
Die Flasche beginnt in horizontaler Richtung zu beschleunigen (die X -Richtung) mit einem zugeordneten Wert A . Ich habe den Schubs in der nicht idealisierten Umgebung des Raums hier gegeben, also machen wir dieses Gedankenexperiment (dem Sie sich in der Realität nähern können, aber ich weiß nicht, wie ich das hier geschehen lassen soll; ich habe der Flasche nur einen Schubs gegeben) , senkrecht zur j -Achse (wie könnte es auch anders sein?).
Eine Sache noch. Der Zylinder rollt ohne zu rutschen.

Ich habe genügend Informationen gegeben (zumindest denke ich), um die folgende Frage zu beantworten, für die ich noch nicht die mentale Energie habe, um sie zu beantworten, also rufe ich:

Welchen Winkel bildet die flache Wasseroberfläche im Zylinder mit der X -Achse, wenn der Zylinder in der beschleunigt wird X -Richtung und Größe A ?

Der Zylinder rollt auch, ja? "Beschleunigt" könnte auch nur Rutschen bedeuten ...
@ Philipp Ja. Ich vergaß zu erwähnen.

Antworten (1)

Sie können die angehängte Antwort durchgehen, bevor das Inhaltsüberprüfungsteam sie entfernt. Tut mir leid, dass ich nicht genug Zeit habe, um darauf zu antworten, aber ich habe das Gefühl, ich sollte zumindest eine Intuition geben. Sie werden bald bessere Antworten bekommen

θ = T A N 1 ( A G )

Die wackelnde Bewegung der Flasche lässt sich dadurch erklären, dass nach dem Anschieben und der Flasche einen Schwung auf das System einwirkt (Reibung bitte vernachlässigen). Der Schwerpunkt der Flasche sollte sich also mit einer festen Geschwindigkeit geradeaus bewegen. Wenn sich also das Wasser in der Flasche vorwärts bewegen würde, würde die Flasche langsamer werden und wenn das Wasser. zurückbewegt, beschleunigt die Flasche wieder ... und hält den Schwerpunkt immer auf einer konstanten Geschwindigkeit.

Du hast genau verstanden, was ich meinte.