Закон динамики вращательного движения. Скорость и энергия внешних сил. Расчет КПД

Ответ: , ;

Диск массой 10 кг и радиусом 20 см вращается относительно оси симметрии под действием момента сил М = 1,8t2. Найти угловую

скорость колеса через 3 с после начала движения.

Момент инерции диска вычисляется по формуле

;

Основной закон динамики вращательного движения

Проинтегрируем выражение по :

Т.к. , то

Через 3с угловая скорость будет

Ответ:

Найти момент инерции стержни сечением S и плотностью р = p0(1-r/l) , где l - длина, r - расстояние до оси вращения, проходящей черев конец стержня. Вычислить при р = 7800 кг/м3, S = 2 см2 и I= 80 см.

Выделим бесконечно тонкий участок стержня толщиной . Его момент инерции:

,

где - масса участка.

Т.к. момент инерции аддитивен, момент инерции всего стержня равен сумме моментов инерции всех его участков.

Ответ:

На скамье Жуковского I = 50 кг-м2 стоит человек и держит в руках колесо, момент инерции которого 0,25 кг-м2 и скорость вращения 25 рад/с. Ось колеса совпадает с осью скамьи. Найти угловую скорость вращения скамьи и работу внешних сил, если колесо расположить горизонтально.

Когда колесо повернули горизонтально, момент импульса вокруг вертикальной оси сохранился. То есть

,

где - момент инерции колеса, - угловая скорость скамьи, - угловая скорость колеса.

Скамья начала вращаться с угловой скоростью

,

Скорость и энергия внешних сил колеса почти не изменилась. Работа внешних сил пошла на изменение энергии вращения скамьи и равна:

,

Ответ: , .

Колебания точки происходят по закону х = Acos(w t+j ). В некоторый момент времени смещение точки равно 5 см, ее скорость V = 20 см/с и ускорение а = - 80 см/с2. Найти амплитуду А. циклическую частоту w , период колебаний Т и фазу (w t+j ) в рассматриваемый момент времени.

Запишем закон движения и его производные:

(1),

(2),

(3).

Подставив и в (3), найдем :

,

Преобразуем формулу (2) следующим образом:

(2’).

Возведем в квадрат (1) и (2’) и сложим:

см

Период колебаний с.

Найдем фазу: ,

Что соответствует точке на окружности с углом -

Ответ: см, , с, .

Уравнение колебаний частицы массой 1.6-10 -2 кг имеет вид х = 0,lsin(p t/8 + л/4) (м). Построить график зависимости от времени силы F, действующей на частицу. Найти значение максимальной силы.

Найдем ускорение как вторую производную по :

Произведение ускорения на массу даст силу:

,

Значение максимальной силы при

График – синусоида с периодом 16 и смещенная на 2 влево.

Диск радиусом 20 см колеблется около горизонтальной оси, походящей через середину радиуса перпендикулярно плоскости диска. Определить приведенную длину и период колебаний.

Пусть диск повернулся на малый угол , тогда возвращающий момент сил:

, где - плечо силы.

Момент инерции диска относительно центра:

 Скачать реферат