3. Контрольные вопросы (примерные)

3.1. Какими физическими величинами характеризуется вращение твёрдого тела вокруг неподвижной оси?

3.2. Что такое момент инерции точки; твёрдого тела? От чего он зависит? В каких единицах измеряется?

3.3. Чему равен момент инерции цилиндра, диска, стержня, шара?

3.4. Что такое угловая скорость? Как она связана с линейной скоростью?

3.5. Что такое угловое ускорение? Как оно связано с линейным ускорением?

3.6. Что такое момент силы? Плечо силы?

3.7. Как записывается и читается основной закон динамики вращательного движения твёрдого тела?

3.8. Что представляет собой установка Обербека?

3.9. В чём заключается экспериментальная проверка основного уравнения динамики твёрдого тела?

3.10. Выведите рабочие формулы.

3.11. Как практически определяется момент сил трения?

3.12. Какие измерения в проведённых Вами экспериментах вносили наибольшую погрешность? Что необходимо сделать для уменьшения этой погрешности?

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики. -М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1987-2004. -Т.1

2. Савельев И.В. Курс общей физики.: 1т.. -С-Пб.: изд. «Лань», 2007.

3. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики.: 1т.. -С-Пб.: изд. «Лань», 2007.

4. Курс общей физики. Под общ. ред. В.Н. Лозовского: в 1 т.. -С-Пб.: изд. «Лань», 2007.

5. Трофимова Т.И. Курс физики. -М.: Высш. шк., 1999.

6. Бондырев Б.В., Спирин Г.Г. Курс общей физики. -М.: Высш. шк., 2005.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Основное уравнение динамики вращательного движения тела вокруг неподвижной оси имеет вид

(1) Это уравнение напоминает уравнение Ньютона для движения материальной точки

Роль массы m в уравнении (1) играет момент инерции J, роль скорости v - угловая скорость w, роль силы F - момент силы M.

Если момент инерции J при вращении остается постоянным, то уравнение (1) переходит в

, (2)

т.е. произведение момента инерции J твёрдого тела относительно неподвижной оси вращения на угловое ускорение равно сумме моментов внешних сил относительно той же оси.

Напомним:

1. Угловое ускорение (изменение угловой скоростиw со временем).

2. Угловая скорость (изменение угла поворота радиуса-вектора со временем).

3. , где T - период, n - число оборотов в единицу времени.

4. , где v - линейная скорость.

5. , a - линейное ускорение, r - радиус.

6. Моментом инерции твёрдого тела относительно оси называется величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг этой оси и равная сумме произведений масс всех частиц тела на квадраты их расстояний от той же оси, т.е.

,

где r - плотность тела, r - расстояние от элемента массы до оси вращения,- объём элемента массы. зависит от формы и размеров тела. К примеру, для стержня относительно оси, проходящей через его конец,

( - масса стержня, - его длина).

Для диска (цилиндра) относительно оси, проходящей через центр масс перпендикулярно плоскости диска,

,- радиус диска.

Для шара относительно оси, проходящей через центр масс,

,R – радиус шара.

7. Момент силы - это векторное произведение ,, где- радиус-вектор из точкиО (оси вращения) до точки приложения силы , - плечо силы, кратчайшее расстояние от оси вращения до направления действия силы,- угол междуr и F.

11