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

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

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

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

Bryła sztywna. Fizyka I (Mechanika) Wykład IX: Bryła sztywna Statyka Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego Bak i żyroskop

Podstawy fizyki wykład 4

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

Podstawy fizyki wykład 4

Opis ruchu obrotowego

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

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

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

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

18. Siły bezwładności Siła bezwładności w ruchu postępowych Siła odśrodkowa bezwładności Siła Coriolisa

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

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

Bryła sztywna Zadanie domowe

Kinematyka: opis ruchu

PF11- Dynamika bryły sztywnej.

Kinematyka: opis ruchu

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

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

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

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

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

Fizyka 1 (mechanika) AF14. Wykład 9

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

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

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

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

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

Fizyka 11. Janusz Andrzejewski

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

ZAGADNIENIA DO EGZAMINU Z FIZYKI W SEMESTRZE ZIMOWYM Elektronika i Telekomunikacja oraz Elektronika 2017/18

Wyznaczanie momentów bezwładności brył sztywnych metodą zawieszenia trójnitkowego

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

Jan Awrejcewicz- Mechanika Techniczna i Teoretyczna. Statyka. Kinematyka

M2. WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI WAHADŁA OBERBECKA

Dynamika Newtonowska trzy zasady dynamiki

Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

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

Spis treści. Wstęp Część I STATYKA

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

będzie momentem Twierdzenie Steinera

Zasada zachowania energii

Zasady dynamiki Isaak Newton (1686 r.)

Prawa ruchu: dynamika

VII.1 Pojęcia podstawowe.

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 26.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Opis ćwiczenia. Cel ćwiczenia Poznanie budowy i zrozumienie istoty pomiaru przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Henry ego Katera.

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

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

Mechanika bryły sztywnej

Mechanika bryły sztywnej

Theory Polish (Poland) Przed rozpoczęciem rozwiązywania przeczytaj ogólne instrukcje znajdujące się w osobnej kopercie.

T =2 I Mgd, Md 2, I = I o

Bryła sztywna Przewodnik do rozwiązywania typowych zadań

Zasada zachowania energii

podać przykład wielkości fizycznej, która jest iloczynem wektorowym dwóch wektorów.

1. Kinematyka 8 godzin

DYNAMIKA dr Mikolaj Szopa

Ruch pod wpływem sił zachowawczych

Kinematyka: opis ruchu

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu INŻYNIERIA MATERIAŁOWA Studia pierwszego stopnia

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

Dynamika ruchu obrotowego 1

Karta (sylabus) przedmiotu Kierunek studiów Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Mechanika Techniczna Rodzaj przedmiotu: Podstawowy Kod przedmiotu:

Zasada zachowania energii

Kinematyka: opis ruchu

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Tensor momentu bezwładności i osie główne Równania Eulera Bak swobodny. Podsumowanie wykładu Egzamin

Zderzenia. Fizyka I (B+C) Wykład XVI: Układ środka masy Oddziaływanie dwóch ciał Zderzenia Doświadczenie Rutherforda

Zakres materiału do testu przyrostu kompetencji z fizyki w kl. II

Kinematyka: opis ruchu

Zadania z fizyki. Wydział PPT

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika

RUCH HARMONICZNY. sin. (r.j.o) sin

Ćwiczenie: "Dynamika"

Wyznaczanie modułu sprężystości za pomocą wahadła torsyjnego

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

PRACA Pracą mechaniczną nazywamy iloczyn wartości siły i wartości przemieszczenia, które nastąpiło zgodnie ze zwrotem działającej siły.

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

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

FIZYKA klasa 1 Liceum Ogólnokształcącego (4 letniego)

3. Zadanie nr 21 z rozdziału 7. książki HRW

Drgania. O. Harmoniczny

WYZNACZANIE MODUŁU SZTYWNOŚCI METODĄ DYNAMICZNĄ

Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI.

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

Prawa ruchu: dynamika

Dynamika ruchu obrotowego

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

I. KARTA PRZEDMIOTU FIZYKA

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

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

Mechanika Ogólna General Mechanics. Inżynieria Bezpieczeństwa I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny)

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

Plan wynikowy fizyka rozszerzona klasa 3a

Mechanika Techniczna I Engineering Mechanics I. Transport I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Transkrypt:

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

Typ równowagi zależy od zmiany położenia środka masy ( Równowaga Statyka Bryły sztywnej umieszczonej na płaski podłożu: równowaga trwała obojętna chwiejna Nieznaczne (infintezymalne) wychylenie bryły z położenia równowagi powoduje: podniesienie środka masy wzrost energii potencjalnej stała wysokość środka masy obniżenie środka masy zmniejszenie energii potencjalnej ) A.F.Żarnecki Wykład XXI 1

Równowaga Statyka Zmiana położenia środka masy, przy wychyleniu z położenia równowagi, zależy od kształtu bryły, ale także od charakteru więzów. Np: równowaga kuli zależy od kształtu powierzchni na której leży równowaga trwała obojętna chwiejna A.F.Żarnecki Wykład XXI 2

Równowaga Statyka Kryterium zmiany położenia środka masy energii potencjalnej ma zastosowanie także w bardziej ogólnych przypadkach Np: sześcian ustawiony na kuli Położenie środka masy sześcianu (nad środkiem kuli): a d h φ R w przybliżeniu małych katów:, Równowaga trwała jeśli "! A.F.Żarnecki Wykład XXI 3

Prawa ruchu Obrót wokół ustalonej osi Pod wpływem momentu siły : φ - moment bezwładności względem wybranej osi. r m A.F.Żarnecki Wykład XXI 4

Moment bezwładności Przyspieszenie katowe w ruchu bryły sztywnej zależy nie tylko od masy całkowitej, ale także od jej rozłożenia względem osi obrotu. Rozkład masy względem wybranej osi obrotu (najczęściej przechodzacej przez środek masy, ale nie koniecznie) opisuje moment bezwładności w przypadku ciagłego rozkładu masy - całka po objętości: Dla ciała jednorodnego ( = const = ): gdzie - średni kwadrat odległości od osi obrotu A.F.Żarnecki Wykład XXI 5

Moment bezwładności Stosunek momentu bezwładności do masy zależy od kształtu i rozmiarów ciała: Obręcz (pusta w środku) Obrót wokół osi symetrii wszystkie punkty równoodległe od osi: Obrót wokół średnicy oś obrotu - oś X, średnica prostopadła do osi obrotu - oś Y i A.F.Żarnecki Wykład XXI 6

Moment bezwładności Koło (krażek - masa rozłożona po powierzchni) Obrót wokół osi symetrii Koło = suma wielu obręczy śrenia po powierzchni: dr r r ds Obrót wokół średnicy Dla każdej obręczy zmniejsza się 2 razy A.F.Żarnecki Wykład XXI 7

Prostokat Moment bezwładności (masa rozłożona po powierzchni) Obrót wokół osi prostopadłej, przechodzacej przez środek masy Obrót wokół osi równoległej, przechodzacej przez środek masy Wymiar wzdłuż osi obrotu przestaje być istotny pręt A.F.Żarnecki Wykład XXI 8

Moment bezwładności Sfera (masa rozłożona na powierzchni kuli) Obrót wokół osi symetrii i Kula (masa rozłożona objętościowo) Suma wielu sfer śrenia po objętości: A.F.Żarnecki Wykład XXI 9

Moment bezwładności Twierdzenie o osiach równoległych Zazwyczaj liczymy moment bezwładności względem osi przechodz acej przez środek ciężkości S (wszystkie podane przykłady) Bryła może jednak wirować wokół dowolnej osi... Moment bezwładności względem osi równoległej 0, odległej o od osi S: (XY: układ środka masy) Twierdzenie Steinera A.F.Żarnecki Wykład XXI 10

Prawa ruchu Równia pochyła Staczanie po równi pochyłej symetrycznej bryły (obręcz, walec, kula...) bez poślizgu: h l φ R r T x Q Θ Ruch postępowy (wzdłuż równi): Ruch obrotowy (względem środka masy): Eliminujac siłę tarcia: Im większy moment bezwładności, tym wolniej stacza się ciało... A.F.Żarnecki Wykład XXI 11

Prawa ruchu Równia pochyła Zagadnienie można rozwiazać w sposób równoważny korzystajac z chwilowej osi obrotu i twierdzenia Steinera h l φ R r T x Q Θ Równanie ruchu obrotowego względem chwilowej osi obrotu (linia styku bryły z równia): Z twierdzenia Steinera: Otrzymujemy: A.F.Żarnecki Wykład XXI 12

Prawa ruchu Równia pochyła Rura Walec A.F.Żarnecki Wykład XXI 13

Prawa ruchu Wahadło fizyczne Równanie małych drgań bryły sztywnej, wokół osi obrotu O przechodzacej w odległości od środka ciężkości S: Częstość drgań (równanie oscylatora harmonicznego): - długość zredukowana wahadła długość wahadła matematycznego o tej samej częstości A.F.Żarnecki Wykład XXI 14

Energia Energia ruchu obrotowego Energia kinetyczna układu ciał: Bryła sztywna: energia wewnętrzna energia kinetyczna ruchu obrotowego Ciało toczace się bez poślizgu: - efektywna masa bezwładna przy niezmienionej masie grawitacyjnej A.F.Żarnecki Wykład XXI 15

Energia Równia pochyła h l φ R r T x Q Θ Prędkość jaka uzyska ciało staczajace się bez poślizgu z równi o wysokości. Z zasady zachowania energii: Przyspieszenie prędkość średnia A.F.Żarnecki Wykład XXI 16

Energia Koło Maxwella Koło o promieniu R toczy się po osi o promieniu r. Jak w przypadku równi pochyłej I r R mg Przyspieszenie liniowe wielokrotnie mniejsze od przyspieszenia w spadku swobodnym... Energia potencjalna zamienia się głównie na energię ruchu obrotowego. A.F.Żarnecki Wykład XXI 17

Energia Energia przy zmiennym momencie bezwładności Masy przesuwaj a się z do. Z zasady zachowania momentu pędu (układ izolowany): Energia kinetyczna układu: energia kinetyczna rośnie kosztem pracy siły dośrodkowej (energii potencjalnej ) A.F.Żarnecki Wykład XXI 18

Uściślenie Prawa ruchu Rozważajac zagadnienie jednostajnie przyspieszonego ruchu obrotowego zakładaliśmy że moment siły jest stały i nie zależy od I. Jednak ciężarek też porusza się ruchem przyspieszonym: Q - ciężar ciężarka, N - siła naprężenia nici. Eliminujac :! Bezwładność ciężarka efektywnie zwiększa moment bezwładności rotora: Nigdy nie uzyskamy przyspieszenia większego niż A.F.Żarnecki Wykład XXI 19