Задачи по физике 1)Колесо, вращаясь равнозамедленно, при торможении уменьшило за 1 минуту частоту вращения от 300 до 180 об/мин. Через какое время колесо остановится? Какое количество оборотов оно при этом совершит? 2)На краю горизонтальной платформы стоит человек массой 80 кг. Платформа представляет собой круглый однородный диск массой 160 кг, вращающийся вокруг вертикальной оси, проходящий через ее центр, с частотой 6 об/мин. Какова будет скорость вращения платформы, если человек перейдет от ее края в центр? Человека считать материальной точкой.
Теперь подставляем значение N во второе уравнение и находим t:
(180 = 300 - 120 = 240t)
(t = \frac{180}{240} = \frac{3}{4} = 0.75) минут
Теперь найдем количество оборотов:
(N = 240 \cdot 0.75 = 180) оборотов
Ответ: колесо остановится через 0.75 минут и за это время совершит 180 оборотов.
2) Поскольку передвигающийся человек изменяет момент инерции системы, то в данной задаче применим закон сохранения момента импульса:
(I_1 \cdot \omega_1 = I_2 \cdot \omega_2)
Где (I_1) и (I_2) - моменты инерции системы в начальный и конечный моменты времени, а (\omega_1) и (\omega_2) - угловые скорости платформы в начальный и конечный моменты времени.
Так как человек является материальной точкой, то (I_1 = M_1 \cdot R_1^2) и (I_2 = M_2 \cdot R_2^2), где (M_1) и (M_2) - массы платформы и человека, (R_1) и (R_2) - расстояния от оси вращения до края платформы и до центра платформы.
1) Пусть время, через которое колесо остановится, равно t, количество оборотов, которое оно совершит за это время, равно N.
Из условия задачи мы можем записать два уравнения:
(N = 300t - \frac{1}{2} \cdot at^2), где a - ускорение вращения (отрицательное, так как колесо замедляется).(180 = 300 - at)Из второго уравнения находим a: (a = \frac{120}{t})
Подставляем найденное a в первое уравнение и находим N:
(N = 300t - \frac{1}{2} \cdot \frac{120}{t} \cdot t^2 = 300t - 60t = 240t)
Теперь подставляем значение N во второе уравнение и находим t:
(180 = 300 - 120 = 240t)
(t = \frac{180}{240} = \frac{3}{4} = 0.75) минут
Теперь найдем количество оборотов:
(N = 240 \cdot 0.75 = 180) оборотов
Ответ: колесо остановится через 0.75 минут и за это время совершит 180 оборотов.
2) Поскольку передвигающийся человек изменяет момент инерции системы, то в данной задаче применим закон сохранения момента импульса:
(I_1 \cdot \omega_1 = I_2 \cdot \omega_2)
Где (I_1) и (I_2) - моменты инерции системы в начальный и конечный моменты времени, а (\omega_1) и (\omega_2) - угловые скорости платформы в начальный и конечный моменты времени.
Так как человек является материальной точкой, то (I_1 = M_1 \cdot R_1^2) и (I_2 = M_2 \cdot R_2^2), где (M_1) и (M_2) - массы платформы и человека, (R_1) и (R_2) - расстояния от оси вращения до края платформы и до центра платформы.
Учитывая, что (M_2 = 80) кг, (M_1 = 160) кг, (R_1 = R), (R_2 = \frac{R}{2}), (\omega_1 = 6 \frac{об}{мин}), искомая угловая скорость (\omega_2):
(M_1 \cdot R^2 \cdot 6 = M_2 \cdot \frac{R^2}{4} \cdot \omega_2)
(9600 \cdot R^2 = 80 \cdot R^2 \cdot \omega_2)
(9600 = 80 \cdot \omega_2)
(\omega_2 = 120 \frac{об}{мин})
Ответ: если человек перейдет от края платформы в ее центр, скорость вращения платформы увеличится и составит 120 оборотов в минуту.