Tancerka na lodzie wykonując piruet zbliża ramiona do tułowia. Napisz jak zmieni się jej energia kinetyczna.
Czy tutaj energia kinetyczna się zmniejszy, ponieważ masa znajduje się bliżej od osi obrotu i dlatego moment bezwładności też będzie mniejszy?
Co oznaczamy tutaj przez x?
x to po prostu jakaś liczba, która mówi nam o ile zmniejszył się moment bezwładności (a co za tym idzie mówi nam o tym jaki był wzrost prędkości kątowej). W moim zapisie można sobie przyjąć jako x dowolną liczbę z przedziału (0;1).
Trzeba zastosować zasadę zachowania momentu pędu. I1*w1 = I2*w2. Po zbliżeniu ramion na pewno zmniejszy się tak jak wspomniałaś moment bezwładności, np. do wartości x*I1 (gdzie x < 1). A zatem w2 = w1/x. Energia kinetyczna w ruchu obrotowym (tylko ją tu rozważamy) to E = Iw^2/2. A zatem E1 = I1*w1^2/2, natomiast E2 = x*I1*w1^2/(2*x^2) = E1/x, a zatem energia kinetyczna wzrośnie! Moment bezwładności bowiem maleje, ale rośnie prędkość kątowa, a ta siedzi w kwadracie w energii kinetycznej, więc energia wzrośnie.