ลูกตุ้มทำจากแท่งเรียวสม่ำเสมอ (1 kg ยาว 1.2 m) ที่จุดหมุนปลายบน O โดยมีจานตันบางมวล 9.5 kg รัศมี 0.05 m ยึดที่ปลายล่าง จานแกว่งในระนาบของมันเอง และจุดศูนย์กลางของมันอยู่ต่ำกว่า O 1.25 m จงหาโมเมนต์ความเฉื่อยของมวล IO ของลูกตุ้มรอบ O
ใบงาน การหมุนของวัตถุแข็งเกร็ง พร้อมเฉลย
1.ง่าย
mrod = 1 kgL = 1.2 mmdisc = 9.5 kgr = 0.05 md = 1.25 m
IO = kg·m²
2.ง่าย
ล้อช่วยแรงมวล 220 kg มีรัศมีไจเรชัน 0.5 m รอบแกนของมัน มันหมุนที่ 1800 rpm จงหาพลังงานจลน์ Ek ของมันใน kJ
M = 220 kgk = 0.5 mn = 1800 rpm
Ek = kJ
3.ปานกลาง
ล้อช่วยแรงที่มีโมเมนต์ความเฉื่อย 26 kg·m² หมุนที่ 600 rpm เบรกให้แรงบิดเสียดทานคงที่ 130 N·m ใช้เวลานานเท่าใด t จึงหยุด
I = 26 kg·m²n = 600 rpmTb = 130 N·m
t = s
4.ปานกลาง
แท่งเรียวสม่ำเสมอมวล 18 kg ยาว 1.2 m ถูกยึดด้วยหมุดที่ปลายหนึ่งและจับให้อยู่ในแนวนอน ปล่อยจากหยุดนิ่ง ใช้ g = 9.81 m/s² จงหาความเร่งเชิงมุม α ทันทีหลังปล่อย
m = 18 kgL = 1.2 mg = 9.81 m/s²
α = rad/s²
5.ยาก
ทรงกลมกลวง เริ่มจากหยุดนิ่งและกลิ้งโดยไม่ไถลลงทางลาดที่เอียง 15° กับแนวนอน ใช้ g = 9.81 m/s² จงหาอัตราเร็ว v ของมันหลังกลิ้งไปตามทางลาด 9 m
θ = 15°s = 9 mI = (2/3)·m·r²g = 9.81 m/s²
v = m/s
6.ยาก
ทรงกลมตัน มวล 6 kg กลิ้งโดยไม่ไถลที่ 6.5 m/s จงหาพลังงานจลน์การหมุน Erot ของมัน
m = 6 kgv = 6.5 m/sI = (2/5)·m·r²
Erot = J
เฉลย
- 1. IO = 15.34 kg·m²
- 2. Ek = 977.1 kJ
- 3. t = 12.57 s
- 4. α = 12.26 rad/s²
- 5. v = 5.237 m/s
- 6. Erot = 50.7 J
เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com