7 esimerkkiä tasaisesti muuttuvasta pyöreästä liikkeestä
1. Potkuri, joka on aluksi levossa, pyörii vakiokulmakiihtyvyydellä 2 rad/s.2Määritä potkurin kulmakiihtyvyys ja kulmanopeus 2 sekuntia myöhemmin. Ilmaise ne radiaaneina ja sekunteina.
Keskustelu
Se tiedetään :
Kysytty : kulmakiihtyvyys ja kulmanopeus 2 sekunnin kuluttua
11 esimerkkiä tasaisen ympyräliikkeen ongelmista
1. Hiukkanen liikkuu ympyrää vakiokulmanopeudella 10 rad/s. Määritä (a) hiukkasen kulmanopeus 10 sekunnin kuluttua (b) hiukkasen muodostama kulma 10 sekunnin kuluttua.
Keskustelu
(a) kulmanopeus 10 sekunnin kuluttua
Kiihtyvyys on vektorisuure, fysikaalinen suure, jolla on sekä suuruus että suunta. Sen symboli on a ( kiihtyvyys ). Sen kansainvälinen yksikkö on metriä sekunnissa neliössä, lyhennettynä m/ s².
Keskimääräinen kiihtyvyys
Esimerkki ongelmista.
Auto, joka pysyy aluksi paikallaan 5 sekuntia, liikkuu sitten itään nopeudella 10 m/s. Määritä sen keskimääräinen kiihtyvyys.
Keskustelu
Jos työnnät kirjaa pöydällä, kunnes se liikkuu, teet työtä kirjan kanssa. Kun esine putoaa maan pinnalle, koska painovoima vetää sitä puoleensa , painovoima tekee työtä esineeseen. Kääntäen, jos työnnät esinettä kaikella voimallasi, kunnes olet läpimärkä hiestä, mutta esine ei liiku, et ole tehnyt työtä esineen kanssa. Arkielämässä sanotaan, että olet tehnyt työtä tai kovaa työtä työntäessäsi esinettä, mutta fysiikan mukaan et ole tehnyt työtä esineen kanssa, koska esine ei siirry (esine ei vaihda paikkaa).
Kulmamomentin materiaali
Se asia, joka tekee suora liike on liikemäärä, joka voidaan laskea kaavalla:
p = mv
Tietoja:
p = liikemäärä (kansainvälinen yksikkö on kilogrammametri / sekunti, lyhennettynä kg m/s)
m = massa (kansainvälinen yksikkö on kilogramma, lyhennettynä kg)
v = nopeus (kansainvälinen yksikkö on metri/sekunti, lyhennettynä m/s)
Pyörivässä liikkeessä fysikaalinen suure, joka on identtinen suoraviivaisessa liikkeessä olevan massan (m) kanssa, on hitausmomentti (I). Pyörimisliikkeen fysikaalinen suure, joka on identtinen suoraviivaisen liikkeen nopeuden (v) kanssa, on kulmanopeusNäin ollen pyörivällä kappaleella on liikemäärä, joka voidaan laskea kaavalla:
Hitausmomentti materiaali
Kappaleissa on kaksi massaa, joista toisella on pieni ja toisella suurempi massa. Kumpaa kappaletta on helpompi liikuttaa samalla voimalla? Tämä tosiasia osoittaa, että pienempimassaisia kappaleita on helpompi liikuttaa kuin suurempimassaisia. Kappaleen massan koko määrää siis kappaleen kiihtyvyyden, jos siihen kohdistetaan voima. Jos kappale on suorassa liikkeessä, sen massa määrää, onko sitä helppo liikuttaa (kiihdyttää), kun taas pyörimisliikkeessä kappaleen hitausmomentti määrää , onko sitä helppo vai vaikea liikuttaa.
Voimamomentti (vääntömomentti) Materiaali
Tyylikäsivarret
Ajatellaanpa pyörivää esinettä, kuten ovea. Kun ovi avataan tai suljetaan, se pyörii. Oven seinään yhdistävä sarana toimii pyörimisakselina.
Oven kuva ylhäältä katsottuna. Tarkastellaan esimerkkiä, jossa ovea työnnetään kahdella voimalla, joilla molemmilla voimilla on sama suuruus ja suunta; voiman suunta on kohtisuorassa oveen nähden.
Aiemmin olet tutkinut Newtonin toista lakia, joka ilmaistaan yhtälöllä:
Tämä yhtälö selittää resultanttivoiman eli nettovoiman, massan ja kiihtyvyyden välisen suhteen. Massaiseen kappaleeseen vaikuttava resultanttivoima saa kappaleen kiihtymään.
Tällä kertaa esittelemme Newtonin toisen lain toisen muodon, joka selittää resultanttivoiman ja liikemäärän muutosten välisen suhteen.
Nopeus on vektorisuure, kun taas nopeus on skalaarisuure. Nopeudella on sekä suuruus että suunta, kun taas nopeudella on vain suuruus. Kansainvälinen yksikkö on metriä sekunnissa, lyhennettynä m/s tai ms -1 . Sen symboli on v ( nopeus ).
Keskinopeus ja keskinopeus
Tutki myös esimerkkejä tangentiaalisesta nopeudesta ja kulmanopeudesta.
Jos kappale pyörii myötäpäivään ja tekee yhden kierroksen (360o) yhdessä sekunnissa, niin viuhkan kaikkien osien kulmanopeus on 1 kierros/sekunti = 360o /sekunti = 6,28 radiaania/sekunti ja kulmanopeuden suunta on myötäpäivään. Jos viuhkan säde on 20 cm, viuhkan reuna liikkuu ympyrää nopeudella ( 2)(3,14)(20 cm) / 1 sekunti = 125,6 cm/s = 1,256 m/s. Piste, joka on 1 cm (0,01 m) päässä akselista, liikkuu ympyrää nopeudella ( 2)(3,14)(1 cm) / 1 sekunti = 6,28 cm/s = 0,0628 m/s. Mitä pienempi r on, sitä pienempi on nopeus. Ympyräliikkeessä nopeutta kutsutaan yleensä tangentiaaliseksi nopeudeksi. Sitä kutsutaan tangentiaaliseksi, koska nopeuden suunta on aina tangentiaalinen ympyräradalle.