Элементы основной физики,2 задачи ● Полый тонкостенный цилиндр массой m=0,5 кг, катящийся без скольжения, ударяется о стену и откатывается от нее. Скорость цилиндра до удара о стену v1=1,4 м/с, после удара. v1'=1 м/с. Определите выделившееся при ударе количество теплоты. ● Шар радиусом R=10 см и массой m=5 кг вращается вокруг оси симметрии согласно уравнению ф=A + Bt2 + Ct3 (B=2 рад/с2, C=-0,5 рад/с3). Определите момент сил M для t=3 с.
Для определения выделенного количества теплоты можно воспользоваться законом сохранения механической энергии. Изначально у цилиндра была кинетическая энергия, которая преобразовалась во внутреннюю энергию при ударе о стену. Теплота Q, выделившаяся при ударе, будет равна изменению кинетической энергии цилиндра:
Момент силы M, действующей на шар, можно найти по формуле:
M = Iα
Где I - момент инерции шара, альфа - угловое ускорение. Момент инерции шара равен 2/5mR^2, а угловое ускорение равно производной угловой скорости по времени:
Q = (1/2)m(v1^2 - v1'^2) = (1/2)0,5(1,4^2 - 1^2) = 0,175 Дж
Ответ: 0,175 Дж.
Момент силы M, действующей на шар, можно найти по формуле:M = Iα
Где I - момент инерции шара, альфа - угловое ускорение. Момент инерции шара равен 2/5mR^2, а угловое ускорение равно производной угловой скорости по времени:
α = dω/dt = 2Bt + 3Ct^2 = 223 + 3(-0,5)3^2 = 12 - 13,5 = -1,5 рад/с^2
Подставляем значения:
M = (2/5)50,1^2*(-1,5) = -0,0006 Нм
Ответ: -0,0006 Нм.