ลูกตุ้มทำจากแท่งเรียวสม่ำเสมอ (3.5 kg ยาว 0.5 m) ที่จุดหมุนปลายบน O โดยมีทรงกลมตันมวล 8 kg รัศมี 0.1 m ยึดที่ปลายล่าง จุดศูนย์กลางของทรงกลมอยู่ต่ำกว่า O 0.6 m จงหาโมเมนต์ความเฉื่อยของมวล IO ของลูกตุ้มรอบ O
ใบงาน การหมุนของวัตถุแข็งเกร็ง พร้อมเฉลย
1.ง่าย
mrod = 3.5 kgL = 0.5 mmsphere = 8 kgr = 0.1 md = 0.6 m
IO = kg·m²
2.ง่าย
ล้อช่วยแรงมวล 10 kg ที่มีรัศมีไจเรชัน 0.25 m ถูกเร่งสม่ำเสมอจากหยุดนิ่งเป็น 300 rpm ใช้เวลา 26 s ไม่คิดแรงเสียดทาน จงหาแรงบิดคงที่ T ที่ต้องใช้
m = 10 kgk = 0.25 mn1 = 0 rpmn2 = 300 rpmt = 26 s
T = N·m
3.ปานกลาง
เพลาส่งกำลัง 80.5 kW ที่ 2200 rpm จงหาแรงบิด T ในเพลา
P = 80.5 kWn = 2200 rpm
T = N·m
4.ปานกลาง
แท่งเรียวสม่ำเสมอมวล 2 kg ยาว 0.9 m ถูกยึดด้วยหมุดที่ปลายหนึ่งและจับให้อยู่ในแนวนอน ปล่อยจากหยุดนิ่ง ใช้ g = 9.81 m/s² จงหาแรงในแนวดิ่ง R ที่หมุดกระทำต่อแท่งทันทีหลังปล่อย
m = 2 kgL = 0.9 mg = 9.81 m/s²
R = N
5.ยาก
ทรงกระบอกตัน เริ่มจากหยุดนิ่งและกลิ้งโดยไม่ไถลลงทางลาดที่เอียง 25° กับแนวนอน ใช้ g = 9.81 m/s² รัศมีของมันคือ 0.2 m จงหาความเร็วเชิงมุม ω ของมันหลังกลิ้งไปตามทางลาด 8 m
θ = 25°s = 8 mI = ½·m·r²g = 9.81 m/s²r = 0.2 m
ω = rad/s
6.ยาก
ทรงกลมกลวง มวล 19 kg กลิ้งโดยไม่ไถลที่ 9 m/s จงหาพลังงานจลน์การหมุน Erot ของมัน
m = 19 kgv = 9 m/sI = (2/3)·m·r²
Erot = J
เฉลย
- 1. IO = 3.204 kg·m²
- 2. T = 0.7552 N·m
- 3. T = 349.4 N·m
- 4. R = 4.905 N
- 5. ω = 33.25 rad/s
- 6. Erot = 513 J
เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com