Однородный стержень длиной L может вращаться вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной стержню и проходящей через один из его концов. Какую горизонтальную скорость необходимо сообщить нижнему концу стержня, чтобы стержень достиг горизонтального положения?
Центр тяжести стержня поднимется на высоту:
h=\frac{L}{2} (1)
Потенциальная энергия стержня, достигнувшего горизонтального положения:
W_n=mgh=\frac{mgL}{2} (2)
Кинетическая энергия стержня выражается формулой:
W_k=\frac{Jw^2}{2} (3)
Угловая скорость стержня:
w=\frac{v}{L} (4)
(4)👉(3)
W_k=\frac{Jv^2}{2L^2} (5)
Момент инерции стержня в осью вращения на конце стержня:
J=\frac{mL^2}{3} (6)
(6)👉(5)
W_k=\frac{mL^2v^2}{3*2L^2}=\frac{mv^2}{6} (7)
Закон сохранения энергии:
W_k=W_n (8)
\frac{mv^2}{6}=\frac{mgL}{2} (9)
\frac{v^2}{6}=\frac{gL}{2} (10)
v^2=3gL (11)
v=\sqrt{3gL} (12)
Ответ: нижнему концу стержня необходимо придать скорость v=\sqrt{3gL}
Не понятно - спросите, объясню. Был полезен - не поскупитесь на 10 секунд и напишите доброе слово в комментариях. Мне это очень важно.
Комментарии
Отправить комментарий
Здесь вы можете оставить ваш комментарий.