- •Момент инерции материальной точки,
- •Момент инерции системы материальных точек
- •Теорема Штейнера
- •Момент силы,
- •Момент импульса материальной точки,
- •Связь вектора момента силы и момента импульса
- •Связь момента инерции, момента силы и момента импульса и зсми
- •Работа, совершаемая телом при вращении.
- •Мощность при вращении
- •Кинетическая энергия вращающегося тела
-
Работа, совершаемая телом при вращении.
Если м.т. вращается по окружности, то на нее действует сила , то при повороте на некоторый угол совершается элементарная работа:
, где
Тогда (21)
(22)
Если действующая сила является потенциальной, то
, (23)
тогда (24)
(25)
-
Мощность при вращении
Мгновенная мощность, развиваемая при вращении тела:
-
Кинетическая энергия вращающегося тела
Кинетическая энергия материальной точки . Кинетическая энергия sis материальных точек . Т.к. , получим выражение кинетической энергии вращения:
(26)
При плоском движении (цилиндр скатывается по наклонной плоскости) полная скорость равна:
, (27)
где - скорость центра масс цилиндра.
Полная равна сумме кинетической энергии поступательного движения его центра масс и кинетической энергии вращательного движения тела относительно центра масс, т.е.:
(28)
Заключение:
А теперь, рассмотрев весь лекционный материал, подведем итог, сопоставим величины и уравнения вращательного и поступательного движения тела:
Поступательное движение |
Вращательное движение |
||
Масса |
m |
Момент инерции |
I |
Путь |
S |
Угол поворота |
|
Скорость |
Угловая скорость |
||
Импульс |
Момент импульса |
||
Ускорение |
Угловое ускорение |
||
Равнодействующая внешних сил |
F |
Сумма моментов внешних сил |
M |
Основное уравнение динамики |
Основное уравнение динамики |
||
Работа |
Fds |
Работа вращения |
|
Кинетическая энергия |
Кинетическая энергия вращения |
Приложение 1:
Пример:
Человек стоит в центре скамьи Жуковского и вместе с ней вращается по инерции. Частота вращения n1=0,5 c-1. Момент инерции jo тела человека относи-
Рис. 3.5
тельно оси вращения равен 1,6 кг м2. В вытянутых в стороны руках человек держит по гире массой m=2 кг каждая. Расстояние между гирями l1=l,6 м. Определить частоту вращения n2, скамьи с человеком, когда он опустит руки и расстояние l2 между гирями станет равным 0,4 м. Моментом инерции скамьи пренебречь.