v 6 i 7 j. Wyznacz wektora momentu pędu czaski względem początku układu współrzędnych.

Podobne dokumenty
Bryła sztywna Zadanie domowe

12 RUCH OBROTOWY BRYŁY SZTYWNEJ I. a=εr. 2 t. Włodzimierz Wolczyński. Przyspieszenie kątowe. ε przyspieszenie kątowe [ ω prędkość kątowa

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

Ws-ka: Proszę zastosować zasadę zachowania momentu pędu (ale nie pędu) do zderzenia kulki z prętem.

Opis ruchu obrotowego

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

FIZYKA Kolokwium nr 4 (e-test)

Lista zadań nr 6 Środek masy, Moment bezwładności, Moment siły (2h)

Podstawy fizyki sezon 1 V. Ruch obrotowy 1 (!)

MECHANIKA 2. Wykład Nr 3 KINEMATYKA. Temat RUCH PŁASKI BRYŁY MATERIALNEJ. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Dynamika ruchu obrotowego 1

3. Zadanie nr 21 z rozdziału 7. książki HRW

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 9 1.XII Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Bryła sztywna. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XIX: Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

będzie momentem Twierdzenie Steinera

Materiały pomocnicze 5 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

PF11- Dynamika bryły sztywnej.

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXI: Statyka Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 13 RUCH OBROTOWY BRYŁY SZTYWNEJ. CZĘŚĆ 3

Podstawy fizyki wykład 4

Bryła sztywna. zbiór punktów materialnych utrzymujących stałą odległość między sobą. Deformująca się piłka nie jest bryłą sztywną!

Dynamika ruchu obrotowego

Zadania z fizyki. Wydział PPT

Dynamika ruchu postępowego, ruchu punktu materialnego po okręgu i ruchu obrotowego bryły sztywnej

R o z d z i a ł 4 MECHANIKA CIAŁA SZTYWNEGO

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

Fizyka elementarna materiały dla studentów. Części 9, 10 i 11. Moment pędu. Moment bezwładności.

(t) w przedziale (0 s 16 s). b) Uzupełnij tabelę, wpisując w drugiej kolumnie rodzaj ruchu, jakim poruszała się mrówka w kolejnych przedziałach czasu.

MECHANIKA 2 Wykład 7 Dynamiczne równania ruchu

Podstawy fizyki wykład 4

MECHANIKA 2. Praca, moc, energia. Wykład Nr 11. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Pierwsze dwa podpunkty tego zadania dotyczyły równowagi sił, dla naszych rozważań na temat dynamiki ruchu obrotowego interesujące będzie zadanie 3.3.

Lista zadań nr 5 Ruch po okręgu (1h)

VII.1 Pojęcia podstawowe.

Zakład Dydaktyki Fizyki UMK

WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI CIAŁ METODĄ WAHADŁA FIZYCZNEGO GRAWITACYJNEGO I SPRAWDZANIE TWIERDZENIA STEINERA ĆWICZENIE

Praca domowa nr 2. Kinematyka. Dynamika. Nieinercjalne układy odniesienia.

MECHANIKA 2 RUCH POSTĘPOWY I OBROTOWY CIAŁA SZTYWNEGO. Wykład Nr 2. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Ruch obrotowy. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Ciało sztywne i moment bezwładności Ciekawe przykłady ruchu obrotowego Dynamika ruchu obrotowego Kinematyka ruchu obrotowego Obliczanie momentu

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Ruch obrotowy bryły sztywnej. Bryła sztywna - ciało, w którym odległości między poszczególnymi punktami ciała są stałe

A = (A X, A Y, A Z ) A X i + A Y j + A Z k A X e x + A Y e y + A Z e z wektory jednostkowe: i e x j e y k e z.

Bryła sztywna Przewodnik do rozwiązywania typowych zadań

Podstawowy problem mechaniki klasycznej punktu materialnego można sformułować w sposób następujący:

M2. WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI WAHADŁA OBERBECKA

14-TYP-2015 POWTÓRKA PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII ROZSZERZONY

III Zasada Dynamiki Newtona. Wykład 5: Układy cząstek i bryła sztywna. Przykład. Jak odpowiesz na pytania?

Egzamin z fizyki Informatyka Stosowana

DYNAMIKA ZADANIA. Zadanie DYN1

MECHANIKA 2. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Kołowrót -11pkt. 1. Zadanie 22. Wahadło balistyczne (10 pkt)

14R2 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - II POZIOM ROZSZERZONY

Praca. Siły zachowawcze i niezachowawcze. Pole Grawitacyjne.

Dynamika Newtonowska trzy zasady dynamiki

Tematy zadań do rozwiązania przy użyciu modułu symulacji dynamicznej programu Autodesk Inventor

Zadanie na egzamin 2011

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 10 RUCH JEDNOSTAJNY PUNKTU MATERIALNEGO PO OKRĘGU

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

Zasady dynamiki Newtona

Mechanika ogólna / Tadeusz Niezgodziński. - Wyd. 1, dodr. 5. Warszawa, Spis treści

Blok 6: Pęd. Zasada zachowania pędu. Praca. Moc.

Bąk wirujący wokół pionowej osi jest w równowadze. Momenty działających sił są równe zero (zarówno względem środka masy S jak i punktu podparcia O).

b) Oblicz ten ułamek dla zderzeń z jądrami ołowiu, węgla. Iloraz mas tych jąder do masy neutronu wynosi: 206 dla ołowiu i 12 dla węgla.

Mechanika ogólna. Kinematyka. Równania ruchu punktu materialnego. Podstawowe pojęcia. Równanie ruchu po torze (równanie drogi)

MECHANIKA 2 KINEMATYKA. Wykład Nr 5 RUCH KULISTY I RUCH OGÓLNY BRYŁY. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Praca domowa nr 3. WPPT, kierunek IB., gdyby praca na rzecz siły tarcia wyniosłaby 10% początkowej wartości energii mechanicznej?

We wszystkich zadaniach przyjmij wartość przyspieszenia ziemskiego g = 10 2

XXI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP I Zadanie teoretyczne

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXII: Porównanie ruchu obrotowego z ruchem postępowym. Bak Precesja Żyroskop

Mechanika bryły sztywnej

Ćwiczenie: "Ruch po okręgu"

nawinięty był na części wahadła o średnicy 15 mm. Ciężarek po upuszczeniu przebył drogę 0,5 m w czasie 2,5 s.

MECHANIKA 2 Wykład Nr 9 Dynamika układu punktów materialnych

Wyznaczanie momentów bezwładności brył sztywnych metodą zawieszenia trójnitkowego

PRZED KONKURSEM CZĘŚĆ 13

Mechanika bryły sztywnej

Zasady dynamiki Isaak Newton (1686 r.)

Rozwiązania zadań egzaminacyjnych (egzamin poprawkowy) z Mechaniki i Szczególnej Teorii Względności

STATYKA I DYNAMIKA PUNKTU MATERIALNEGO I BRYŁY SZTYWNEJ, WŁASNOŚCI SPRĘŻYSTE CIAŁ

Sprawdzian Na rysunku przedstawiono siłę, którą kula o masie m przyciąga kulę o masie 2m.

Równa Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym

Zadania z dynamiki. Maciej J. Mrowiński 11 marca mω 2. Wyznacz położenie i prędkość ciała w funkcji czasu. ma t + f 0. ma 2 (e at 1), v gr = f 0

PRZYRZĄD DO BADANIA RUCHU JEDNOSTAJNEGO l JEDNOSTANIE ZMIENNEGO V 5-143

Bryła sztywna. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XXI:

Zasady dynamiki Newtona. dr inż. Romuald Kędzierski

Fizyka 1 (mechanika) AF14. Wykład 9

I. DYNAMIKA PUNKTU MATERIALNEGO

KINEMATYKA I DYNAMIKA ruchu obrotowego. Marian Talar

Ekpost=mv22. Ekobr=Iω22, mgh =mv22+iω22,

Doświadczalne sprawdzenie drugiej zasady dynamiki ruchu obrotowego za pomocą wahadła OBERBECKA.

KONTROLNY ZESTAW ZADAŃ Z DYNAMIKI

DYNAMIKA dr Mikolaj Szopa

ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM FIZYKA I ASTRONOMIA

KONTROLNY ZESTAW ZADAŃ Z DYNAMIKI

14P POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM PODSTAWOWY (od początku do grawitacji)

LXVII OLIMPIADA FIZYCZNA ZAWODY II STOPNIA

VI. CELE OPERACYJNE, CZYLI PLAN WYNIKOWY (CZ. 1)

Drgania - zadanka. (b) wyznacz maksymalne położenie, prędkość i przyspieszenie ciała,

Transkrypt:

Dynamika bryły sztywnej.. Moment siły. Moment pędu. Moment bezwładności. 171. Na cząstkę o masie kg znajdującą się w punkcie określonym wektorem r 5i 7j działa siła F 3i 4j. Wyznacz wektora momentu tej siły względem początku układu współrzędnych. 17. Cząstka o masie kg znajdująca się w punkcie określonym wektorem r 5i 7j ma prędkość v 6 i 7 j. Wyznacz wektora momentu pędu czaski względem początku układu współrzędnych. 173. Wektor położenia cząstki o masie kg ma postać: r 3i 4j. Wartość wektora prędkości cząstki wynosi 0 m/s, natomiast wartość momentu pędu względem początku układu współrzędnych tej cząstki wynosi 100 kgm /s. Wyznacz kąt pomiędzy kierunkiem wektora położenia i prędkości. 174. Punkt materialny o masie kg porusza się ruchem jednostajnym z prędkością m/s -1 po okręgu promieniu 0 cm. Wyznacz wartość momentu siły dośrodkowej względem środka okręgu. 175. Bryłę sztywną tworzy kula o promieniu R i masie M, na której wierzchołku postawiono pionowo pręt o długości L i masie m. Posługując się momentami bezwładności M/(5R ) kuli względem osi przechodzącej przez jej środek oraz momentem bezwładności Ml /1 pręta względem jego osi środkowej wyznaczyć moment bezwładności tej bryły względem osi prostopadłej do pręta i przechodzącej przez: punkt a) styku kuli z podstawą; b) styku kuli z prętem; c) koniec pręta. 176. Pokazać, że moment bezwładności dowolnego ciała o masie M względem dowolnej osi jest równy momentowi bezwładności cienkiej obręczy o masie M i promieniu (/M) 1/. 177. U sufitu wiszą podczepione na poziomych osiach przechodzących przez punkty zetknięcia się z sufitem: kula, sfera, walec, cienka obręcz, tarcza oraz pręt. Masa każdej bryły wynosi M. Promienie:

kuli, sfery, walca, cienkiej obręczy i tarczy są równe R, a pręt ma długość R. Która z tych brył ma względem osi obrotu największy/najmniejszy moment bezwładności? 178. Bryłę sztywną tworzą trzy jednakowe, cienkie pręty, każdy o długości L połączone w kształt litery H (patrz rysunek obok). Wyznaczyć momenty bezwładności tej bryły względem osi obrotu A, B i C zaznaczonych na rysunku. Ws-ka: skorzystać z twierdzenia Steinera. Względem, której z tych osi bryła ta ma 179. Cienki, jednorodny pręt o masie m i długości l obraca się wokół prostopadłej do niego osi. Gdy oś przechodzi przez koniec pręta, to moment bezwładności wynosi ml /3. Korzystając z twierdzenia Steinera wyznacz jego moment bezwładności względem osi przechodzącej przez środek pręta i do niego prostopadłej. 179b. Sztywna konstrukcja (patrz rysunek obok) składa się z kwadratu o boku a połączonego z cienką obręczą o promieniu R. Jednostka długości materiału kwadratu i obręczy ma gęstość liniową λ (jednostką λ jest kg/m). Wyznaczyć moment bezwładności pokazanej obok na rysunku konstrukcji obracającej się względem osi zaznaczonej linią przerywaną.

. Druga zasada dynamiki dla ruchu obrotowego 180. Koło zamachowe wykonuje początkowo 10 obrotów na sekundę. Po przyłożeniu stałego momentu hamującego koło to zatrzymuje się po 10 s. Jaka jest bezwzględna wartość przyspieszenia kątowego w tym ruchu? 181. Walec obraca się ze stałą prędkością kątową wokół nieruchomej osi będącej jego osią symetrii. Moment bezwładności bryły tego walca względem osi obrotu wynosi, a jego energia kinetyczna E k. Wyznacz jego moment pędu. 18. le wynosi energia kinetyczna walca o masie 18 kg i promieniu 40 cm toczącego się bez poślizgu po poziomej powierzchni z prędkością 3 m/s? 183. Przypuśćmy, że bryła z zadania 8. była nieruchoma i znajdowała się w płaszczyźnie poziomej, a następnie, pod wpływem momentów sił ciężkości, zaczęła opadać obracając się wokół stałej poziomej osi A. le wynosi prędkość kątowa tej bryły w momencie, gdy znajduje się w płaszczyźnie pionowej? 184. Jaką pracę należy wykonać aby zatrzymać koło zamachowe o momencie bezwładności wirujące z prędkością kątową a jaką gdy koło to toczy się bez poślizgu po płaskiej powierzchni? 185. Kula i walec o jednakowych promieniach i masach staczają się bez poślizgu po równi pochyłej z wysokości h. Które z ciał będzie miało większą prędkość u jej końca? 186. Moment siły o wartości 40 N m nadaje kołu obracającemu się dookoła osi przechodzącej przez jego środek przyspieszenie kątowe 10 rad/s. Wyznacz moment bezwładności koła.

187. Do obwodu koła rowerowego o masie m przyłożono stałą siłę styczną F i wprawiono je w ruch obrotowy wokół nieruchomej osi. Koło rowerowe należy rozpatrywać jako cienkościenną obręcz o momencie bezwładności działania siły? m R. le wynosi energia kinetyczna koła po upływie czasu t od rozpoczęcia 188. Pionowy słup o wysokości h = 10 m po podpiłowaniu przy podstawie pada na ziemię. Wiedząc, że moment bezwładności słupa o masie m i długości l względem osi przechodzącej przez jego koniec jest równy ml /3, wyznacz liniową prędkość górnego końca słupa w chwili uderzenia o ziemię. 189. Ciało obraca się z prędkością kątową 6 rad/s wokół sztywno zamocowanej osi. Jego moment bezwładności względem osi obrotu wynosi 0 kg m. le wynosi jego energia kinetyczna? 190. Podczas odbicia się skoczka do wody od trampoliny prędkość kątowa jego obrotu wokół środka masy wzrasta od zera do 6, rad/s w czasie 0 ms. Obliczyć wartości: a) średniego przyspieszenia kątowego skoczka, b) średniego momentu siły, działającego na niego ze strony trampoliny, jeśli moment bezwładności skoczka względem jego środka masy wynosi 10 kg m. 191. Koło rozpędowe o momencie bezwładności i promieniu R wiruje z prędkością kątową 0. Współczynnik tarcia między klockiem i kołem wynosi f. Z jaką siłą należy przycisnąć klocek hamulcowy do powierzchni koła, aby zatrzymać je po upływie czasu t? R, 0 F T 19. Jednorodna sfera o masie M, promieniu R może obracać się bez tarcia wokół pionowej osi (patrz rysunek obok). Linka o znikomo małej masie jest owinięta wokół sfery w płaszczyźnie równikowej a następnie przełożona przez krążek o momencie bezwładności oraz promieniu r, do której końca jest podczepiona masa m. Krążek obraca się bez tarcia, a linka nie ślizga się po nim. Jaka będzie prędkość m, gdy przebędzie drogę h? le wynosi przyspieszenie masy m podczas ruchu? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Autorki rozwiązań ; Za. 171 190 dr E. Pieciul Zad. 191 19 dr S.Szarska Rzad171 M r F (5, 7, 0) (3, 4, 0) (0, 0, 5 4 3 7) 0 1 kˆ k ˆ RZad17 J r p m r v 35 4 kˆ 14k ˆ RZad173 J m r v J 100 1 sin sin 30 m r v 5 0 o RZad174 M r F 0 bo siła dośrodkowa jest równoległa do promienia. RZad175 m- masa pręta, M- masa kuli, R- promień kuli, L- długość pręta a) b) c) 1 1 = MR +MR + ml +m(r + L) 5 1 1 = MR +MR + ml 5 3 1 = ml MR +M(L+R) 3 5 RZad176 element długości obręczy wycięty małym kątem d wynosidl Rd odpowiadająca mu masa M M M dm dl Rd d R R

z definicji momentu bezwładności otrzymujemy: R dm R ( M / ) d R ( M / ) d R ( M / ) MR 0 0 wynik jak dla masy punktowej M w odległości R od osi obrotu. RZad177 Kula Sfera Walec 7 = MR +MR MR 5 5 5 = MR +MR MR 3 3 1 3 = MR +MR MR Obręcz =MR +MR MR dla osi prostopadłej do obręczy największy Obręcz Tarcza Tarcza 1 = MR +MR MR 1 3 = MR +MR MR 1 5 = MR +MR MR 4 4 dla osi równoległej do płaszczyzny obręczy dla osi prostopadłej do tarczy jak dla walca dla osi równoległej do płaszczyzny tarczy Pręt 1 R 1 = MR +M MR 1 3 najmniejszy RZad178 A. B. C. 1 4 = ML +ML ML największy 3 3 1 1 1 = ML + ML ML najmniejszy 1 1 6 L 1 1 11 = ML + ML M ML 3 3 1

RZad179 L 0 0 1 1 ml m ml 3 1 RZad179b 1 1 a a a a R R R R 3 RZad180 k p f 10 rad rad t t 10 s s RZad181 L Ek L E k RZad18 1 v mr mv mv r 3 3 Ek mv 18 3 11,5 J 4 4 RZad183 =(1/3)ml +ml =(4/3)ml =(3/) g / l RZad184 E k =( )/ E p =mgl +(1/)mgl E k =E p a) W= E k+ E p E p=0 b) W= W= - wynika z tego r mv 3 Eko E r kp

RZad185 mgh v r mv mv mgh v m r Dla kuli 10 5 7 mr v gh 1 4 Dla walca mr v gh 3 RZad186 M 40 M 4 kg m 10 RZad187 M r F Mdt dl E k L r F t F t mr m RZad188 L v p k k p E mg E E E 0 v 3gL L RZad189 E k 360 J RZad190 t,8 rad / s M 8 Nm

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- RZad191 Korzystamy z definicji momentu siły działającej na klocek. Koło hamuje w wyniku działania siły tarcia. M=ε R, 0 F M=RTsinα T Kat pomiędzy wektorem siły tarcia promieniem tarczy wynosi 90, a wiec sinα=1 Siła tarcia jest równa współczynnikowi tarcia razy siła nacisku. Siłą nacisku w tym zadaniu jest szukana siła F. T=f F Ponieważ prędkość końcowa koła wynosi zero, więc przyspieszenie kątowe (opóźnienie): 0 t t 0 RfT F 0 RfT RZad19 Korzystamy z zasady dynamiki ruchu postępowego (masa m) oraz zasady dynamiki ruchu obrotowego (krążek i sfera): ma=mg-n; N=mg-ma Na ciało m działa siła ciężkości skierowana w dół oraz siła naciągu linki N skierowana w górę. Przyjmujemy, ze wypadkowa siła jest skierowana w dół.

Na linkę znajdującą się na obwodzie krążka działa siła naciągu N skierowana w dół równa co do wartości sile działającej na linę przyczepioną do masy m. Druga siła naciągu N 1 działa poziomo i jest skierowana w stronę sfery: Krążek ε=nr-n 1 r Sfera s ε s =N 1 R; s =/3MR ; ε=a/r, stąd N 1 =/3Ma Podstawiając do równania dla krążka siłę naciągu N, N 1 oraz ε=a/r otrzymujemy: a r mg M 3 m Aby obliczyć prędkość masy m po przebyciu drogi h skorzystamy ze wzoru na drogę w ruchu jednostajnie przyspieszonym: h=1/at ; a=v/t; v= ah v r mgh M 3 m