50 баллов!!! Вращение твёрдого тела. Формула не должна включать в себя радиус тела. Остальные величины например угол наклона, высоту итп использовать можно. Рассчитай...

- 01 November 2020
- Автор: nikitaivanov15
50 баллов!!! Вращение твёрдого тела. Формула не должна включать в себя радиус тела. Остальные величины например угол наклона, высоту итп использовать можно.
Рассчитайте теоретически время скатывания тела, имеющего момент инерции J, по наклонной плоскости без проскальзывания.
- 01 November 2020
- Ответ оставил: galadeya1
Ответ:
Объяснение:
Задание. Исследовать скатывание цилиндров и шара по наклонной плоскости.

Примечание: если цилиндр или шар скатывается по наклонной плоскости, расположенной под небольшим углом к горизонту, то скатывание происходит без проскальзывания. Если угол наклона плоскости превысит некоторое предельное значение, то скатывание будет происходить с проскальзыванием.

При выполнении задания необходимо определить тот предельный угол, при котором скатывание тел начнет происходить с проскальзыванием. По результатам исследования составить отчет, в котором отразить методику исследования, предоставить таблицу результатов наблюдений и дать объяснение, почему при угле, превышающем некоторое значение, скатывание тел происходит с проскальзыванием.

Кроме того, в задачу входит определение момента инерции цилиндров и шара no результатам наблюдений скатывания их с наклонной плоскости.

Краткая теория

Положим, цилиндр катится по наклонной плоскости без скольжения. На цилиндр действуют внешние силы: сила тяжести , сила трения , и сила реакции со стороны плоскости . Движение рассматриваем как поступательное со скоростью, равной скорости центра масс, и вращательное относительно оси, проходящей через центр масс.

Уравнение для движения центра масс шара (цилиндра)

или в скалярном виде в проекциях:

на ось OX: .

на ось ОУ:

Уравнение моментов относительно оси

.

При отсутствии проскальзывания

.

Найдем ускорение, которое приобретает цилиндр под действием указанных сил. Оно может быть найдено путем использования выражения для кинетической энергии катящегося тела

, (1)
где - масса шара (цилиндра), - скорость поступательного движения центра масс, - момент инерции шара, относительно оси вращения, - угловая скорость вращения, относительно оси вращения.

Изменение кинетической энергии тела равно работе внешних сил, действующих на тело. Элементарная работа силы трения и реакции, плоскости равна нулю, т.к. линии действия их проходят через мгновенную ось вращения ( ). Следовательно, изменение кинетической энергии тела происходит только за счёт работы силы тяжести

(2)
или проинтегрировав выражение (2) в пределах от до , получим,

где - кинетическая энергия тела в конце наклонной плоскости, - начальная энергия (кинетическая) тела, ; - длина наклонной плоскости, тогда энергия тела

, (3)
откуда

. (4)
Поступательное движение тела по наклонной плоскости происходит равноускоренно, поэтому можно записать

, (5)
где - конечная скорость центра масс в конце наклонной плоскости, - начальная скорость, она равна нулю, поэтому

, (6)
так как

(7)
Выражение (4) с учетом (6) и (7) может быть записано

, (8)
где – ускорение поступательного движения тела при скатывании по наклонной плоскости.

Так как это равноускоренное движение с начальной скоростью , то можно записать или , подставляя значение а в (8) окончательно получим

, (9)
где - время скатывания тела по наклонной плоскости, - радиус шара (цилиндра), - масса шара (цилиндра), - угол наклона плоскости к горизонту, - длина наклонной плоскости.

Измерив указанные выше величины, можно вычислить момент инерции скатывающегося цилиндра. Он может быть сплошным, пустотелым, с канавками на его образующей поверхности и т.д. Формула (9): справедлива и для цилиндров и для шара.

Эксперимент с каждым из тел проводить не менее трех раз. Результаты наблюдений и вычислений занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п Форма скатывающегося тела Масса , кг Радиус , м Длина наклонной плоскости (м) Время скатывания, с Момент инерции , кг·м2

0

- НЕ НАШЛИ ОТВЕТ?
Если вас не устраивает ответ или его нет, то попробуйте воспользоваться поиском на сайте и найти похожие ответы по предмету школьной программы: физика.
На сегодняшний день (26.02.2026) наш сайт содержит 250062 вопросов, по теме: физика. Возможно среди них вы найдете подходящий ответ на свой вопрос.

Найти другие ответы
Нажимая на кнопку "Ответить на вопрос", я даю согласие на обработку персональных данных

Ответить на вопрос

Последние опубликованные вопросы

Ядро атома гелия, имеющее массу 6,7-10-²⁷ кг и заряд 3,2 10-¹⁹ Кл, влетает в однородное магнитное поле с индукцией 10 Тл и начинает двигаться по окружности радиусом 1 м. Рассчитайте скорость этой ч... Определить коэффициент трения мотоцикла который едет по внутренней поверхности конуса с углом при вершине 2альфа и угловой скоростью w по окружности радиуса r Через какое время мотоциклист проходит путь 400 м, двигаясь с ускорением 2 m/c²? решение почему вы берете воду 3,33 *10^5 если в учебниках 3.4*10^5 Два мотоциклиста едут по прямому шоссе. Один из них движется со скоростью 60 км/ч, а другой отстает на 20 м и хочет обогнать первого, двигаясь со скоростью 80 км/ч. Успеет ли он совершить обгон, ес... Два мотоциклиста едут по прямому шоссе. Один из них движется со скоростью 60 км/ч, а другой отстает на 20 м и хочет обогнать первого, двигаясь со скоростью 80 км/ч. Успеет ли он совершить обгон, ес... Чугунное тело М из мензурки А (рис. 1) перенесли в мензурку В, в которой находился керосин. Уровень керосина в мензурке В поднялся (рис. 2). Определите удельную теплоемкость керосина. Полученный ре... Определите линейную скорость вращения Земли вокруг Солнца (в км/с), предполагая, что Земля движется по окружности, и что расстояние от Солнца до Земли составляет 150 000 000 километров. В ответ зап... Шарик, изготовленный из материала с плотностью ρ1, равномерно падает в вязкой жидкости с плотностью ρ2 с некоторой скоростью. Снизу равномерно поднимается воздушный пузырек такого же размера. Сила ... Два одинаковых точечных электрических заряда, находясь в аммиаке, взаимодействуют с силой 6∙10−6 Н. Величина первого заряда 5∙10−9 Кл, второго 9∙10−9 Кл. Определить, на каком расстоянии друг от дру... 3. Тело сделано из меди ( плотность 8,9 г/см³), имеет объем 100 см³. Какой вес будет иметь это тело в воде? ( плотность воды 1000 кг/м³) Помогите пожалуйста срочно!!! Вообще не понимаю!!! Автомобиль проехал 60 км за 1 ч, а потом еще 5 ч ехал со скоростью 48 км/ч. Определите среднюю скорость.