Два диска радиусами R1 = 10 см и R2 = 15 см плотно прижаты друг к другу (рис. 19). Маленький диск вращается с угловой скоростью 1,5 рад/с. Определите угловую скорость вращения большого диска, если диски вращаются без проскальзывания.
Для того чтобы найти угловую скорость большого диска, можно воспользоваться законом сохранения углового момента.
Маленький диск: L1 = I1 * ω1
Большой диск: L2 = I2 * ω2
Где L - угловой момент, I - момент инерции, ω - угловая скорость.
Момент инерции диска относительно его центральной оси равен I = (1/2) m R^2, где m - масса диска, R - радиус диска.
Так как диски вращаются без проскальзывания, у них одинаовая скорость центра масс. Тогда можно записать уравнение для угловых скоростей:
ω1 R1 = ω2 R2
Подставляем момент инерции и угловую скорость маленького диска:
(1/2) m1 R1^2 ω1 = (1/2) m2 R2^2 ω2 * R2
m1 R1^2 ω1 = m2 R2^2 ω2 * R2
m1 R1^2 1,5 = m2 R2^2 ω2 * 15
m1 10^2 1,5 = m2 15^2 ω2 * 15
150 m1 = 225 m2 * ω2
ω2 = (150 m1) / (225 m2) = 2/3 * (m1 / m2)
Таким образом, угловая скорость вращения большого диска равна 2/3 отношения массы маленького диска к массе большого диска, умноженного на угловую скорость маленького диска.
Для того чтобы найти угловую скорость большого диска, можно воспользоваться законом сохранения углового момента.
Маленький диск:
L1 = I1 * ω1
Большой диск:
L2 = I2 * ω2
Где L - угловой момент, I - момент инерции, ω - угловая скорость.
Момент инерции диска относительно его центральной оси равен I = (1/2) m R^2, где m - масса диска, R - радиус диска.
Так как диски вращаются без проскальзывания, у них одинаовая скорость центра масс. Тогда можно записать уравнение для угловых скоростей:
ω1 R1 = ω2 R2
Подставляем момент инерции и угловую скорость маленького диска:
(1/2) m1 R1^2 ω1 = (1/2) m2 R2^2 ω2 * R2
m1 R1^2 ω1 = m2 R2^2 ω2 * R2
m1 R1^2 1,5 = m2 R2^2 ω2 * 15
m1 10^2 1,5 = m2 15^2 ω2 * 15
150 m1 = 225 m2 * ω2
ω2 = (150 m1) / (225 m2) = 2/3 * (m1 / m2)
Таким образом, угловая скорость вращения большого диска равна 2/3 отношения массы маленького диска к массе большого диска, умноженного на угловую скорость маленького диска.