Тема: Законы сохранения в механике

Сплошной цилиндр и шар, имеющие одинаковые массы и радиусы, вкатываются без проскальзывания с одинаковыми скоростями на горку. Если трением и сопротивлением воздуха можно пренебречь, то отношение высот , на которые смогут подняться эти тела, равно …

			1

Решение: В рассматриваемой системе «тело – Земля» действуют только консервативные силы, поэтому в ней выполняется закон сохранения механической энергии, согласно которому , или , где J – момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс,  – угловая скорость вращения вокруг этой оси, h – высота, на которую сможет подняться тело. Отсюда с учетом того, что , получаем: . Моменты инерции сплошного цилиндра и шара равны соответственно  и . Тогда искомое отношение высот .

Тема: Законы сохранения в механике

Диск и обруч, имеющие одинаковые массы и радиусы, вкатываются без проскальзывания с одинаковыми скоростями на горку. Если трением и сопротивлением воздуха можно пренебречь, то отношение высот , на которые смогут подняться эти тела, равно …

			1

Работа. Энергия На рисунке показаны тела одинаковой массы и размеров, вращающиеся вокруг вертикальной оси с одинаковой частотой. Кинетическая энергия первого тела Дж. Если  кг, см, то момент импульса (в мДж·с) второго тела равен …

50 |

Решение: Момент импульса тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, равен: , где J – момент инерции тела относительно оси вращения,  угловая скорость его вращения. Момент инерции диска относительно указанной оси . Для нахождения  используем значение кинетической энергии первого тела. Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, определяется по формуле . Отсюда , где  – момент инерции кольца относительно оси вращения. Тогда момент импульса  второго тела с учетом равенства массы m и радиуса R диска и кольца и одинаковых угловых скоростей вращения этих тел равен:

Законы сохранения в механике Два маленьких массивных шарика закреплены на невесомом длинном стержне на расстоянии  друг от друг, как показано на рисунке: Стержень вращается без трения в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей посередине между шариками, с угловой скоростью . Если шарики раздвинуть симметрично на расстояние , то угловая скорость  будет равна …

Решение: Согласно закону сохранения момента импульса, . Здесь J – момент инерции шариков относительно оси вращения,  – угловая скорость  вращения вокруг этой оси. Отсюда . Таким образом, угловая скорость уменьшится в 4 раза.