旋轉動能-問題與解決方案

1.一個物體的轉動慣量為 1 kg· m² ,以 2 rad/s 的恆定角速度旋轉。該物體的旋轉動能是多少?

已知:

轉動慣量(I) = 1 kg · m²

角速度(ω)= 2 rad/ s

求:旋轉動能(K E )

解決方案:

旋轉動能的公式:

動能= 1/2 I ω 2

KE = 旋轉動能 (kg m2/s2),I = 轉動慣量 (kg m2), ω = 角速度 (弧度/秒)

旋轉動能:

KE = 1/2 I ω 2 = 1/2 (1)(2) 2 = 1/2 (1)(4) = 2 焦耳

[內部審查程序]

2.一個質量為 20 kg、半徑為 0.2 m 的圓柱滑輪以 4 rad/s 的恆定角速度旋轉。該滑輪的旋轉動能是多少?

轉動動能-問題與解答 1已知:

圓柱滑輪的質量(m) = 20 kg

圓柱體的半徑(r) = 0.2 米

角速度(ω) = 4 rad /s

求救:什麼是旋轉動能

解決方案 ;

圓柱體轉動慣量的計算公式:

I = 1/2 mr 2

I =轉動慣量(kg·m² ),m = 質量(kg),r =半徑(公尺)

圓柱滑輪的轉動慣量:

I = 1/2 (20)(0.2) 2 = (10)(0.04) = 0.4 kg m 2

滑輪的旋轉動能:

KE = 1/2 I ω 2 = 1/2 (0.4)(4) 2 = (0.2)(16) = 3.2 焦耳

[內部審查程序]

3.一個質量為10 kg 、半徑為0.1 m的小球以10 rad/s的恆定角速度旋轉。求該小球的動能。

已知:

小球質量(m) = 10 kg

球的半徑(r) = 0.1 米

角速度(ω) = 10 r ad/s

所需能量:旋轉動能

解決方案:

轉動慣量公式:

I = (2/5) mr 2

I =轉動慣量(kg·m² ),m = 質量(kg),r =半徑(m)

球的轉動慣量:

I = (2/5)(10)(0.1) 2 = (4)(0.01) = 0.04 kg m 2

小球的旋轉動能:

K E = 1/2 I ω 2 = 1/2 (0.04)(10) 2 = (0.02)(100) = 2 焦耳

[內部審查程序]

4.一個質量為 0.5 kg 的粒子以 2 rad/s 的恆定角速度旋轉。若圓的半徑為10 cm,則該粒子的旋轉動能為何?

已知:

粒子質量(m) = 0.5 kg

球的半徑(r) = 10 公分 = 10/100 = 0.1 公尺

角速度(ω) = 2 rad/ s

所需能量:旋轉動能

解決方案:

質點的轉動慣量:

I = mr 2 = (0.5)(0.1) 2 = (0.5)(0.01) = 0.005 kg m 2

旋轉動能:

K E = 1/2 I ω 2 = 1/2 (0.005)(2) 2 = 1/2 (0.005)(4) = (0.005)(2) = 0.01 焦耳

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