Какую работу совершила сила трения, если обруч массой 0.3 кг и радиусом 0.5 м был приведён во вращение с использованием энергии вращательного движения в размере 1200 Дж, а затем отпущен на поле таким образом, что его ось вращения оказалась параллельной плоскости пола и он начал двигаться без кинетической энергии вращения в размере 200 Дж?
Yastrebka
Для решения этой задачи нам потребуется использовать законы сохранения энергии. Обратите внимание, что в данной задаче запрашивается работа, совершенная силой трения. Для расчета этой работы нужно знать изменение кинетической энергии (т.е. работу, совершенную силой трения) и начальную и конечную кинетические энергии.
Начнем с рассмотрения энергии вращательного движения. При приведении обруча во вращение, используется энергия вращательного движения в размере 1200 Дж. Поскольку в конечном состоянии обруч движется без кинетической энергии вращения, вся начальная энергия вращения должна быть потрачена на выполнение работы силами трения.
Теперь рассмотрим изменение кинетической энергии. Поскольку обруч двигается без кинетической энергии вращения, изменение кинетической энергии равно конечной кинетической энергии.
По формуле для кинетической энергии вращения \(\frac{1}{2} I \omega^2\), где \(I\) - момент инерции, а \(\omega\) - угловая скорость, можно заключить, что начальная кинетическая энергия вращения равна 1200 Дж. Поскольку конечная кинетическая энергия равна нулю, разность составляет \(-1200 Дж\).
Согласно закону сохранения энергии, изменение кинетической энергии равно работе, совершенной внешними силами (в данном случае - силой трения). Поэтому работа, совершенная силой трения, равна \(-1200 Дж\).
Находим модуль этой работы, игнорируя знак, поскольку по условию задачи мы ищем только ее величину. Получим \(\left|-1200\right| = 1200 Дж\).
Итак, работа, совершенная силой трения, равна 1200 Дж.
Начнем с рассмотрения энергии вращательного движения. При приведении обруча во вращение, используется энергия вращательного движения в размере 1200 Дж. Поскольку в конечном состоянии обруч движется без кинетической энергии вращения, вся начальная энергия вращения должна быть потрачена на выполнение работы силами трения.
Теперь рассмотрим изменение кинетической энергии. Поскольку обруч двигается без кинетической энергии вращения, изменение кинетической энергии равно конечной кинетической энергии.
По формуле для кинетической энергии вращения \(\frac{1}{2} I \omega^2\), где \(I\) - момент инерции, а \(\omega\) - угловая скорость, можно заключить, что начальная кинетическая энергия вращения равна 1200 Дж. Поскольку конечная кинетическая энергия равна нулю, разность составляет \(-1200 Дж\).
Согласно закону сохранения энергии, изменение кинетической энергии равно работе, совершенной внешними силами (в данном случае - силой трения). Поэтому работа, совершенная силой трения, равна \(-1200 Дж\).
Находим модуль этой работы, игнорируя знак, поскольку по условию задачи мы ищем только ее величину. Получим \(\left|-1200\right| = 1200 Дж\).
Итак, работа, совершенная силой трения, равна 1200 Дж.
Знаешь ответ?