Question

К ободу колеса, имеющего форму диска радиусом 0,5 м и массой 60 кг, приложена касательная сила 100 Н. Найдите: 1) угловое ускорение колеса; 2) через какое время после начала действия силы колесо бyдет иметь частоту вращения 100 об/с

Answer 1

Уравнение динамики вращательного движения имеет вид М-Мс=J*dw/dt, где М - суммарный вращающий момент, Мс - суммарный момент сопротивления, J - момент инерции тела, w - угловая скорость вращения. В нашем случае M=F*R=100*0,5=50 Н*м, Мс=0, J=m*R²/2=60*0,25/2=7,5 кг*м². Отсюда следует уравнение 50=7,5*dw/dt, откуда dw/dt=50/7,5=20/3 рад/с². А так как dw/dt есть ни что иное, как угловое ускорение колеса, то оно таким образом найдено. Далее, из уравнения dw/dt=20/3 следует dw=20*dt/3 и w=20/3*∫dt=20*t/3+C. Полагая w(0)=0, получаем уравнение 0=20*0/3+C, откуда C=0. Тогда w(t)=20*t/3 рад/с. При частоте вращения f=100 об/с w=2*π*f=200*π рад/с. Отсюда время t=200*π*3/20=30*π с. Ответ: 1) 20/3 рад/с²; 2) через 30*π c.