Zadanie Zadanie 6.6.16: Zderzenie wirujących krążków
- Punkty
- 4 pkt
- Dział
- Bryła sztywna · Moment pędu bryły sztywnej
- Trudność
- Poziom trudności: średnie
Dwa krążki o momentach bezwładności oraz , osadzone na wspólnej poziomej osi, wirują niezależnie bez tarcia zewnętrznego z prędkościami kątowymi odpowiednio i . W pewnej chwili krążki zsunięto wzdłuż osi do siebie tak, że wskutek tarcia między ich powierzchniami zrównały swoje prędkości i zaczęły wirować wspólnie jako jedno ciało ze wspólną prędkością kątową .
Oblicz wspólną prędkość kątową krążków po połączeniu w dwóch przypadkach:
a) , a oba krążki wirują w tę samą stronę (zgodnie z ruchem wskazówek zegara) z prędkościami kątowymi oraz .
b) (), krążek pierwszy wiruje zgodnie z ruchem wskazówek zegara z prędkością , drugi natomiast przeciwnie do ruchu wskazówek zegara z prędkością . Określ zwrot obrotu zlepionych krążków.
Treść zadania
Dwa krążki o momentach bezwładności I₁ i I₂ obracają się niezależnie z prędkościami kątowymi ω₁ i ω₂ na wspólnej poziomej osi, bez zewnętrznego tarcia. Gdy zostają zsunięte do siebie, tarcie między ich powierzchniami wyrównuje prędkości i krążki obracają się dalej jako jedno ciało z prędkością kątową ωₖ. Oblicz ωₖ w obu sytuacjach:\na) I₁ = 2I₂; oba krążki obracają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, z ω₁ = 20 rad/s oraz ω₂ = ¼ω₁ = 5 rad/s.\nb) I₁ = ¼I₂ (I₂ = 4I₁); pierwszy krążek obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara z ω₁ = 20 rad/s, a drugi przeciwnie, z ω₂ = ½ω₁ = 10 rad/s. Określ kierunek obrotu połączonych krążków.
Odpowiedź i wynik końcowy
a) (zgodnie z ruchem wskazówek zegara).
b) (przeciwnie do ruchu wskazówek zegara).
a: (zgodnie z ruchem wskazówek zegara)
b: (przeciwnie do ruchu wskazówek zegara)