Задача по физике на момент инерции Объясните поэтапно, как решается следующая задача: Найти момент инерции тонкого проволочного кольца радиусом R и массой m относительно оси, совпадающей с его диаметром.
Очень хотелось бы получить развернутое решение задачи, т. е. откуда взялась формула, что означает сама формула и то из чего она состоит

13 Сен 2021 в 19:46
130 +1
0
Ответы
1

Момент инерции тонкого проволочного кольца относительно оси, совпадающей с его диаметром, можно найти с помощью формулы:

I=12mR2.I = \frac{1}{2}mR^2.I=21 mR2.

Для решения этой задачи можно использовать метод элементов масс.

Разобьем кольцо на маленькие элементы массы dm.

Найдем момент инерции каждого элемента dm относительно оси, проходящей через его центр масс:

dI=12dm⋅r2,dI = \frac{1}{2}dm \cdot r^2,dI=21 dmr2,

где r - расстояние от оси до элемента dm.

Найдем расстояние r для каждого элемента dm. Так как ось проходит через центр масс кольца, то r будет равно половине диаметра, т.е. r = R.

Суммируем моменты инерции всех элементов кольца:

I=∫dI=∫12dm⋅R2.I = \int dI = \int \frac{1}{2}dm \cdot R^2.I=dI=21 dmR2.

Поскольку масса кольца равномерно распределена, dm = m2πR\frac{m}{2\pi R}2πRm dsss, где ds - элемент длины кольца.

Заменяем dm в интеграле:

I=12mR2∫12πR ds=12mR2.I = \frac{1}{2}mR^2 \int \frac{1}{2\pi R}\ ds = \frac{1}{2}mR^2.I=21 mR22πR1 ds=21 mR2.

Таким образом, мы получаем формулу для момента инерции тонкого проволочного кольца относительно оси, совпадающей с его диаметром: I=12mR2.I = \frac{1}{2}mR^2.I=21 mR2.

17 Апр 2024 в 11:41
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир