ลูกตุ้มทำจากแท่งเรียวสม่ำเสมอ (4.5 kg ยาว 0.4 m) ที่จุดหมุนปลายบน O โดยมีทรงกลมตันมวล 3.5 kg รัศมี 0.2 m ยึดที่ปลายล่าง จุดศูนย์กลางของทรงกลมอยู่ต่ำกว่า O 0.6 m จงหาโมเมนต์ความเฉื่อยของมวล IO ของลูกตุ้มรอบ O
ใบงาน การหมุนของวัตถุแข็งเกร็ง พร้อมเฉลย
1.ง่าย
mrod = 4.5 kgL = 0.4 mmsphere = 3.5 kgr = 0.2 md = 0.6 m
IO = kg·m²
2.ง่าย
ล้อช่วยแรงมวล 210 kg มีรัศมีไจเรชัน 0.15 m รอบแกนของมัน มันหมุนที่ 2200 rpm จงหาพลังงานจลน์ Ek ของมันใน kJ
M = 210 kgk = 0.15 mn = 2200 rpm
Ek = kJ
3.ปานกลาง
แท่งเรียวสม่ำเสมอมวล 16 kg ยาว 2.8 m ถูกยึดด้วยหมุดที่ปลายหนึ่งและจับให้อยู่ในแนวนอน ปล่อยจากหยุดนิ่ง ใช้ g = 9.81 m/s² จงหาความเร่ง atip ของปลายอิสระทันทีหลังปล่อย
m = 16 kgL = 2.8 mg = 9.81 m/s²
atip = m/s²
4.ปานกลาง
ล้อช่วยแรงที่มีโมเมนต์ความเฉื่อย 17 kg·m² หมุนที่ 1700 rpm เบรกให้แรงบิดเสียดทานคงที่ 50 N·m ใช้เวลานานเท่าใด t จึงหยุด
I = 17 kg·m²n = 1700 rpmTb = 50 N·m
t = s
5.ยาก
ทรงกระบอกตัน กลิ้งโดยไม่ไถลลงทางลาดที่เอียง 25° กับแนวนอน ใช้ g = 9.81 m/s² จงหาสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตที่น้อยที่สุด μs ที่ป้องกันไม่ให้มันไถล
θ = 25°I = ½·m·r²g = 9.81 m/s²
μs =
6.ยาก
ทรงกลมกลวง เริ่มจากหยุดนิ่งและกลิ้งโดยไม่ไถลลงทางลาดที่เอียง 25° กับแนวนอน ใช้ g = 9.81 m/s² จงหาอัตราเร็ว v ของมันหลังกลิ้งไปตามทางลาด 1 m
θ = 25°s = 1 mI = (2/3)·m·r²g = 9.81 m/s²
v = m/s
เฉลย
- 1. IO = 1.556 kg·m²
- 2. Ek = 125.4 kJ
- 3. atip = 14.71 m/s²
- 4. t = 60.53 s
- 5. μs = 0.1554
- 6. v = 2.23 m/s
เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com