ลูกตุ้มทำจากแท่งเรียวสม่ำเสมอ (3.5 kg ยาว 0.5 m) ที่จุดหมุนปลายบน O โดยมีจานตันบางมวล 2 kg รัศมี 0.05 m ยึดที่ปลายล่าง จานแกว่งในระนาบของมันเอง และจุดศูนย์กลางของมันอยู่ต่ำกว่า O 0.55 m จงหาโมเมนต์ความเฉื่อยของมวล IO ของลูกตุ้มรอบ O
ใบงาน การหมุนของวัตถุแข็งเกร็ง พร้อมเฉลย
1.ง่าย
mrod = 3.5 kgL = 0.5 mmdisc = 2 kgr = 0.05 md = 0.55 m
IO = kg·m²
2.ง่าย
ล้อช่วยแรงมวล 280 kg มีรัศมีไจเรชัน 0.15 m รอบแกนของมัน มันหมุนที่ 2400 rpm จงหาพลังงานจลน์ Ek ของมันใน kJ
M = 280 kgk = 0.15 mn = 2400 rpm
Ek = kJ
3.ปานกลาง
แท่งเรียวสม่ำเสมอมวล 2 kg ยาว 2 m ถูกยึดด้วยหมุดที่ปลายหนึ่งและจับให้อยู่ในแนวนอน ปล่อยจากหยุดนิ่ง ใช้ g = 9.81 m/s² จงหาความเร่ง atip ของปลายอิสระทันทีหลังปล่อย
m = 2 kgL = 2 mg = 9.81 m/s²
atip = m/s²
4.ปานกลาง
ล้อช่วยแรงที่มีโมเมนต์ความเฉื่อย 23 kg·m² หมุนที่ 3000 rpm เบรกให้แรงบิดเสียดทานคงที่ 15 N·m ล้อช่วยแรงหมุนกี่รอบ N ก่อนหยุด
I = 23 kg·m²n = 3000 rpmTb = 15 N·m
N = rev
5.ยาก
แท่งเรียวสม่ำเสมอมวล 4 kg ยาว 0.9 m ห้อยนิ่งจากจุดหมุนไร้แรงเสียดทานที่ปลายบน กระสุน 20 g เคลื่อนที่ในแนวนอนด้วย 320 m/s ชนแท่งที่ตำแหน่งต่ำกว่าจุดหมุน 0.51 m และฝังอยู่ในนั้น จงหาความเร็วเชิงมุม ω ของแท่งทันทีหลังการชน
M = 4 kgL = 0.9 mm = 20 gv = 320 m/sd = 0.51 m
ω = rad/s
6.ยาก
ทรงกลมตัน มวล 4 kg กลิ้งโดยไม่ไถลที่ 1 m/s จงหาพลังงานจลน์การหมุน Erot ของมัน
m = 4 kgv = 1 m/sI = (2/5)·m·r²
Erot = J
เฉลย
- 1. IO = 0.8992 kg·m²
- 2. Ek = 199 kJ
- 3. atip = 14.71 m/s²
- 4. N = 12043 rev
- 5. ω = 3.008 rad/s
- 6. Erot = 0.8 J
เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com