2015.C.2.1/68 zbiór zadań do kursu z fizyki
Na obrotowym krzesełku usiadł uczeń, trzymając w wyciągniętych poziomo rękach dwie hantle (ciężarki gimnastyczne) o masie 2,0 kg każda. Krzesełko zostało wprawione w ruch obrotowy. Hantle znajdowały się początkowo w odległości 70 cm od osi obrotu (rysunek 1). W pewnym momencie uczeń przyciągnął hantle do siebie tak, że ich odległości od osi obrotu zmalały do 10 cm (rysunek 2). Moment bezwładności krzesełka i ucznia z wyciągniętymi rękoma bez hantli wynosił 8,2 kg·m2 , a po przyciągnięciu rąk ten moment bezwładności stał się równy 7,1 kg·m2 . Rozmiary hantli oraz działanie sił zewnętrznych (np. oporów ruchu) na krzesełko z uczniem należy pominąć.
Wskutek przyciągnięcia hantli całkowita energia kinetyczna ucznia i krzesełka
Dlaczego energia kinetyczna wzrosła skoro moment bezwładności nam zmalał?
fizyka bryła sztywna Dodaj post do ulubionych Poproś o pomoc
- 0
- Zaloguj się lub zarejestruj, by móc oceniać komentarze.
- Dodaj do ulubionych
Moment bezwładności faktycznie zmalał, ale wzrosła za to prędkość kątowa obracającego się ucznia, ponieważ w tej sytuacji zachowany jest moment pędu układu, a moment pędu to przecież I*w (moment bezwładności razy prędkość kątowa). A zatem jeśli np. moment bezwładności maleje dwa razy, to prędkość kątowa wzrasta dwa razy, a energię kinetyczną w ruchu obrotowym obliczamy jako I*w^2/2, a zatem energia ta wskutek opisanych zmian się zwiększy. Zresztą w pp2) jest właśnie pytanie o prędkość kątową i to z jakiej zasady wynika jej wzrost - odpowiedzią w drugim podpunkcie jest zatem A2.