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.