Тонкий стержень массой m и длиной L вращается относительно оси Перпендикулярной стержню и отстоящей на расстоянии L/4 от его конца. Точка на его наиболее удаленном от оси вращения конце движется со скоростью v(t)=5t^3+6t+10 Найти вращательный момент силы, действующей на стержень. Сделайте чертеж.
Для нахождения вращательного момента силы, действующей на стержень, воспользуемся формулой:
M = I * alpha
где M - вращательный момент, I - момент инерции стержня относительно оси вращения, alpha - угловое ускорение.
Момент инерции стержня относительно оси вращения можно найти по формуле:
I = m * (L^2)/3
Угловое ускорение можно найти, взяв вторую производную от угла поворота стержня:
alpha = d^2(theta)/dt^2
Дано, что скорость точки на конце стержня равна v(t)=5t^3+6t+10. Тогда угол поворота будет равен:
theta(t) = ∫v(t) dt = ∫(5t^3+6t+10) dt = t^4 + 3t^2 + 10t + C
где C - постоянная интегрирования.
Тогда угловое ускорение будет равно:
alpha = d^2(theta)/dt^2 = 12t^2 + 6
Теперь можем найти вращательный момент силы:
M = I alpha = m (L^2)/3 * (12t^2 + 6)
Таким образом, вращательный момент силы, действующей на стержень, равен m (L^2) (4t^2 + 2).
Чертеж:
(//не могу визуализировать чертеж, так как это текстовый формат, надеюсь, что описание формул и выкладок поможет)