К ободу однородного сплошного диска радиусом r=0,5м приложена постоянная касательная сила f=100н. при вращении диска на него действует момент сил трения m=2 н•м. определить массу m диска, если известно, что его угловое ускорение постоянно и равно 12 рад/с^2 [32 кг]

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Масса диска составляет 32 кг. Шаг 1: Составление основного уравнения динамики вращательного движения Для вращающегося твердого тела основное уравнение динамики связывает результирующий момент сил, приложенных к телу, с его моментом инерции и угловым ускорением: Mрез=Iϵcap M sub р е з end-sub equals cap I epsilonгде Mрезcap M sub р е з end-sub — результирующий момент всех сил, Icap I — момент инерции диска, ϵepsilon — угловое ускорение. Шаг 2: Определение моментов сил и момента инерции На диск действуют два момента: момент от касательной силы Fcap F и момент сил трения Mтрcap M sub т р end-sub. Момент касательной силы равен произведению силы на радиус: MF=Frcap M sub cap F equals cap F center dot rПоскольку сила трения препятствует движению, результирующий момент равен: Mрез=FrMтрcap M sub р е з end-sub equals cap F center dot r minus cap M sub т р end-subМомент инерции однородного сплошного диска относительно его оси вращения определяется формулой: I=12mr2cap I equals one-half m r squared Шаг 3: Вывод формулы и расчет массы Подставим выражения для моментов и момента инерции в основное уравнение: FrMтр=12mr2ϵcap F center dot r minus cap M sub т р end-sub equals one-half m r squared epsilon Выразим массу mm из данного уравнения: m=2(FrMтр)r2ϵm equals the fraction with numerator 2 open paren cap F center dot r minus cap M sub т р end-sub close paren and denominator r squared epsilon end-fraction Подставим числовые значения из условия ( F=100cap F equals 100 Н, r=0,5r equals 0 comma 5 м, Mтр=2cap M sub т р end-sub equals 2 Н·м, ϵ=12epsilon equals 12 рад/с²): m=2(1000,52)0,5212m equals the fraction with numerator 2 open paren 100 center dot 0 comma 5 minus 2 close paren and denominator 0 comma 5 squared center dot 12 end-fraction m=2(502)0,2512=963=32m equals the fraction with numerator 2 open paren 50 minus 2 close paren and denominator 0 comma 25 center dot 12 end-fraction equals 96 over 3 end-fraction equals 32 Ответ: Масса диска равна 32 кг. Уточните, требуется ли вам вывод формул для других геометрических тел или расчет при изменяющемся моменте трения?

Форма ответа

Ваш аватар