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