Однородный стержень массы 2 кг вращается вокруг вертикальной оси с постоянной угловой скоростью 4 рад/с. Длина стержня 0,5 м, угол 30 град. Найти модуль главного вектора сил инерции, действующих на стержень, относительно точки О.
Другие предметыУниверситетСилы инерции в вращательном движениитеоретическая механикаоднородный стерженьвращениеугловая скоростьсилы инерциимодуль вектораточка Оугол 30 градусовфизикауниверситет
Для решения этой задачи нам нужно определить модуль главного вектора сил инерции, действующих на однородный стержень, который вращается вокруг вертикальной оси. Мы будем использовать следующие шаги:
Момент инерции I однородного стержня относительно конца (точки О) можно рассчитать по формуле:
I = (1/3) * m * L^2,
где m - масса стержня, L - длина стержня. Подставим известные значения:
I = (1/3) * 2 кг * (0,5 м)^2 = (1/3) * 2 * 0,25 = 0,1667 кг·м².
Поскольку стержень вращается с постоянной угловой скоростью, угловое ускорение α равно нулю:
α = 0 рад/с².
Центростремительное ускорение a_c можно найти по формуле:
a_c = ω² * r,
где ω - угловая скорость, r - расстояние от оси вращения до центра масс стержня. Центр масс стержня находится на расстоянии L/2 от точки О:
r = L/2 = 0,5 м / 2 = 0,25 м.
Теперь подставим значения в формулу для центростремительного ускорения:
a_c = (4 рад/с)² * 0,25 м = 16 * 0,25 = 4 м/с².
Сила инерции F инерции, действующая на стержень, равна произведению массы на центростремительное ускорение:
F инерции = m * a_c = 2 кг * 4 м/с² = 8 Н.
Сила инерции действует радиально, направленная от центра вращения, и образует угол 30 градусов с вертикалью.
Так как сила инерции равна 8 Н, то модуль главного вектора сил инерции также равен 8 Н.
Таким образом, модуль главного вектора сил инерции, действующих на стержень относительно точки О, равен 8 Н.