Вопрос задан 09.12.2025 в 11:02. Предмет Физика. Спрашивает Борисов Влад.

Помогите решить задачу: Шар радиусом R = 10 см и массой m = 5 кг вращается вокруг оси симметрии согласно уравнению: φ(t) = A + B t^2 + C t^3 (B = 2 рад/с^2, C = -0.5 рад/с^3). Определить момент вращающей силы для t = 2 с.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Чулкова Мария.

Для того чтобы найти момент вращающей силы для данного тела, необходимо использовать следующее соотношение:

M=IαM = I \cdot \alpha

где MM — момент силы, II — момент инерции, а α\alpha — угловое ускорение.

  1. Определим момент инерции шара.

Момент инерции шара относительно оси симметрии рассчитывается по формуле:

I=25mR2I = \frac{2}{5} m R^2

где:

  • m=5кгm = 5 \, \text{кг} — масса шара,

  • R=10см=0.1мR = 10 \, \text{см} = 0.1 \, \text{м} — радиус шара.

Подставим значения:

I=255(0.1)2=2550.01=0.02кгм2I = \frac{2}{5} \cdot 5 \cdot (0.1)^2 = \frac{2}{5} \cdot 5 \cdot 0.01 = 0.02 \, \text{кг} \cdot \text{м}^2
  1. Найдем угловое ускорение α\alpha.

Угловое ускорение — это производная от угловой скорости по времени. Угловая скорость φ˙(t)\dot{\varphi}(t) определяется как производная угла φ(t)\varphi(t):

φ˙(t)=dφ(t)dt=2Bt+3Ct2\dot{\varphi}(t) = \frac{d\varphi(t)}{dt} = 2Bt + 3Ct^2

Где:

  • B=2рад/с2B = 2 \, \text{рад/с}^2,

  • C=0.5рад/с3C = -0.5 \, \text{рад/с}^3.

Подставим значения для t=2сt = 2 \, \text{с}:

φ˙(2)=22+3(0.5)(2)2=46=2рад/с\dot{\varphi}(2) = 2 \cdot 2 + 3 \cdot (-0.5) \cdot (2)^2 = 4 - 6 = -2 \, \text{рад/с}

Теперь находим угловое ускорение α(t)\alpha(t) — это производная угловой скорости по времени:

α(t)=dφ˙(t)dt=2B+6Ct\alpha(t) = \frac{d\dot{\varphi}(t)}{dt} = 2B + 6Ct

Подставим значения для t=2t = 2:

α(2)=22+6(0.5)2=46=2рад/с2\alpha(2) = 2 \cdot 2 + 6 \cdot (-0.5) \cdot 2 = 4 - 6 = -2 \, \text{рад/с}^2
  1. Найдем момент вращающей силы.

Теперь, используя момент инерции I=0.02кгм2I = 0.02 \, \text{кг} \cdot \text{м}^2 и угловое ускорение α=2рад/с2\alpha = -2 \, \text{рад/с}^2, подставим в формулу для момента силы:

M=Iα=0.02(2)=0.04НмM = I \cdot \alpha = 0.02 \cdot (-2) = -0.04 \, \text{Н} \cdot \text{м}

Таким образом, момент вращающей силы для t=2сt = 2 \, \text{с} равен 0.04Нм-0.04 \, \text{Н} \cdot \text{м}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос