ลูกตุ้มทำจากแท่งเรียวสม่ำเสมอ (4 kg ยาว 1.5 m) ที่จุดหมุนปลายบน O โดยมีจานตันบางมวล 6 kg รัศมี 0.1 m ยึดที่ปลายล่าง จานแกว่งในระนาบของมันเอง และจุดศูนย์กลางของมันอยู่ต่ำกว่า O 1.6 m จงหาโมเมนต์ความเฉื่อยของมวล IO ของลูกตุ้มรอบ O
ใบงาน การหมุนของวัตถุแข็งเกร็ง พร้อมเฉลย
1.ง่าย
mrod = 4 kgL = 1.5 mmdisc = 6 kgr = 0.1 md = 1.6 m
IO = kg·m²
2.ง่าย
แท่งเรียวสม่ำเสมอมวล 4 kg ยาว 1.4 m หมุนรอบแกน O ที่ตั้งฉากกับแท่ง ห่างจากจุดศูนย์กลาง G 0.2 m จงหาโมเมนต์ความเฉื่อยของมวล IO รอบแกนนั้น
m = 4 kgL = 1.4 md = 0.2 m
IO = kg·m²
3.ปานกลาง
เพลาส่งกำลัง 66 kW ที่ 1700 rpm จงหาแรงบิด T ในเพลา
P = 66 kWn = 1700 rpm
T = N·m
4.ปานกลาง
ล้อช่วยแรงที่มีโมเมนต์ความเฉื่อย 10.5 kg·m² หมุนที่ 500 rpm เบรกให้แรงบิดเสียดทานคงที่ 25 N·m ล้อช่วยแรงหมุนกี่รอบ N ก่อนหยุด
I = 10.5 kg·m²n = 500 rpmTb = 25 N·m
N = rev
5.ยาก
ทรงกลมกลวง กลิ้งโดยไม่ไถลลงทางลาดที่เอียง 40° กับแนวนอน ใช้ g = 9.81 m/s² จงหาความเร่ง a ของจุดศูนย์กลางของมัน
θ = 40°I = (2/3)·m·r²g = 9.81 m/s²
a = m/s²
6.ยาก
ทรงกลมตัน เริ่มจากหยุดนิ่งและกลิ้งโดยไม่ไถลลงทางลาดที่เอียง 35° กับแนวนอน ใช้ g = 9.81 m/s² รัศมีของมันคือ 0.1 m จงหาความเร็วเชิงมุม ω ของมันหลังกลิ้งไปตามทางลาด 6 m
θ = 35°s = 6 mI = (2/5)·m·r²g = 9.81 m/s²r = 0.1 m
ω = rad/s
เฉลย
- 1. IO = 18.39 kg·m²
- 2. IO = 0.8133 kg·m²
- 3. T = 370.7 N·m
- 4. N = 91.63 rev
- 5. a = 3.783 m/s²
- 6. ω = 69.45 rad/s
เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com