
3. Кинетическая энергия вращения
АТТ
вращается
около неподвижной оси
проходящей
через него. Все точки движутся с одинаковой
угловой скоростью .
Кинетич.
энергия тела:
где — момент инерции тела относительно
оси
Из
сопоставления формул кинетической
энергии для поступательного и вращательного
движений видно, что в качестве меры
инертности при
вращательном движении выступает
момент инерции тела.
4.
Моментом
силы относительно
неподвижной точки О
называется
физическая величина
определяемая векторным произведением
радиуса-вектора
проведенного из точки О
в точку
А
приложения
силы, на силу
Модуль
момента силы:
плечо
силы —
кратчайшее расстояние
между линией действия силы и точкой О,
угол между вектором силы и радиус-вектором
(cм.
риc.).
5.
2-ой
закон
Ньютона
для вращательного
движения.
Если
ось вращения проходит
ч/з центр
масс,
то имеет место векторное равенство
где
главный
момент инерции тела (момент
инерции относительно оси, проходящей
ч/з центр масс).
выражение 2-ого
закона Ньютона для вращат. движения
(уравнение
динамики вращат. движения).
Используя
величину момента импульса,
основное
уравнение
динамики
вращат. движения твердого
тела
м-но
выразить
таким
соотношением:
В
замкнутой системе момент внешних сил
равен нулю:
следовательно, из ур-ния (*)
т.е.
закон
сохранения момента импульса: момент
импульса
замкнутой
системы сохраняется,
т.е.
не изменяется с течением времени.
Это
— фундаментальный закон природы. Он
является следствием изотропности
пространства:
инвариантность
физических законов относительно
выбора направления осей координат
системы отсчета.
При
равномерном вращении твёрдого тела
относительно некоторой оси Ox
закон
сохранения момента импульса
равносилен соотношению
(здесь
м-т
инерции относит-но Ox).
Т.о., если в нек-рой вращающейся системе
изменить момент инерции (к.-л. образом
«за
счет внутреннего усилия»
деформировать вращающееся тело),
должна
измениться и угловая скорость его
вращения.
6. Аналогия между основными формулами, описывающими поступательное и вращательное движения
Если
сравнить формулы поступательного и
вращательного движений, то м-но заметить,
что 2-ые получаются из 1-ых и обратно
заменой величин:
и
т.п. Ниже в таблице приведены формулы
вращательного движения, как упоминаемые
ранее, так и записанные по аналогии.
Поступательное движение |
Вращательное движение вокруг неподвижной оси |
|
1. |
Основное уравнение динамики |
Основное уравнение динамики |
2.
3. |
Кинетическая
энергия
Работа
постoянной
силы
|
Кинетическая
энергия
Работа
постоянного момента силы
|
4. 5. |
Элементарная
работа
Работа переменной силы |
Элементар.
работа момента силы
Работа переменного момента силы |
6.
|
Мощность
|
Мощность
|