Форум сайта alsak.ru

Задачи и вопросы по физике => Механика => Динамика твердых тел => : Антон Огурцевич 23 April 2018, 21:47

: Полый цилиндр массой
: Антон Огурцевич 23 April 2018, 21:47
5. Полый цилиндр массой 1 кг катится по горизонтальной поверхности со скоростью 10 м/с. Определить силу, которую необходимо приложить к цилиндру, чтобы остановить его на пути 2 м. Сделать рисунок.
: Re: Полый цилиндр массой
: Сергей 24 April 2018, 21:07
Решение. Запишем закон сохранения и превращения энергии, учитываем, что кинетическая энергия цилиндра равна суме кинетической энергии поступательного движения и кинетической энергии вращательного движения
\[ {{E}_{K}}=F\cdot s\ \ \ (1),{{E}_{K}}=\frac{m\cdot {{\upsilon }^{2}}}{2}+\frac{J\cdot {{\omega }^{2}}}{2}\ \ \ (2). \]
J – момент инерции тонкостенного цилиндра, ω – угловая скорость вращения цилиндра, R – радиус цилиндра.
\[ J=m\cdot {{R}^{2}}\ \ (3),\ \omega =\frac{\upsilon }{R}\ \ \ (4). \]
(3) и (4) подставим в (2), (2) подставим в (1) определим силу, которую необходимо приложить к цилиндру, чтобы его остановить
\[ \begin{align}
  & {{E}_{K}}=\frac{m\cdot {{\upsilon }^{2}}}{2}+\frac{m\cdot {{R}^{2}}\cdot {{\upsilon }^{2}}}{2\cdot {{R}^{2}}},{{E}_{K}}=\frac{m\cdot {{\upsilon }^{2}}}{2}+\frac{m\cdot {{\upsilon }^{2}}}{2},{{E}_{K}}=m\cdot {{\upsilon }^{2}}(5), \\
 & m\cdot {{\upsilon }^{2}}=F\cdot s,F=\ \frac{m\cdot {{\upsilon }^{2}}}{s}.F=\frac{1\cdot {{10}^{2}}}{2}=50. \\
\end{align} \]
Ответ: 50 Н.