Matura Fizyka Operon 2024 Listopad zadanie 2.2

Bardzo podobne zadanie robiliśmy na zajęciach nr 6 (analogiczne przykłady były również na zad. domowe po tych zajęciach). W takiej sytuacji, gdy mamy jakieś dwie bryły sztywne (tu: wirująca tarcza i spadający na nią pręt), które łączą się, to zawsze spełniona jest zasada zachowania momentu pędu (tak jak przy zderzeniu dwóch ciał zawsze zachowany jest pęd).

Moment pędu dla jakiegoś układu to z kolei L = I*omega, gdzie I to moment bezwładności układu, a omega to jego prędkość kątowa. Tutaj w wyniku przewrócenia się pręta moment bezwładności układu wzrósł (najpierw był to tylko moment bezwładności tarczy, a potem dodajemy do niego moment bezwładności pręta), więc aby zachowany był moment pędu L, to zmaleć musiała prędkość kątowa omega. Jeśli zaś zmniejszyła się prędkość kątowa, to zmniejszyła się też energia kinetyczna związana z ruchem obrotowym tego układu, bo ta energia kinetyczna wyraża się wzorem Ek,obr = I*omega^2/2 (czyli np. I wzrósł dwukrtonie, to omega zmalała dwukrotnie, to I*omega^2/2 zmalała dwukrotnie).