Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 09 Ροπή Αδρανείας Στροφορμή

Σχετικά έγγραφα
Κεφάλαιο 11 Στροφορµή

Κεφάλαιο 11 Στροφορμή

Κεφάλαιο 10 Περιστροφική Κίνηση. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Κεφάλαιο 10 Περιστροφική Κίνηση. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Φυσική Θετικών Σπουδών Γ τάξη Ενιαίου Λυκείου 2 0 Κεφάλαιο

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 3: ΡΟΠΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ - ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΝΟΜΟΣ ΣΤΡΟΦΙΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ

Μηχανική Στερεού Ασκήσεις Εμπέδωσης

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΟΙ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Άσκηση 1. (Κινητική ενέργεια λόγω περιστροφής. Έργο και ισχύς σταθερής ροπής)

ΦΥΣΙΚΗ (ΜΗΧΑΝΙΚΗ-ΚΥΜΑΤΙΚΗ)

11 η Εβδομάδα Δυναμική Περιστροφικής κίνησης. Έργο Ισχύς στην περιστροφική κίνηση Στροφορμή Αρχή διατήρησης στροφορμής

Κεφάλαιο 6β. Περιστροφή στερεού σώματος γύρω από σταθερό άξονα

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ 2013

Κεφάλαιο M11. Στροφορµή

ΑΣΚΗΣΗ 5.1 Το διάνυσμα θέσης ενός σώματος μάζας m=0,5kgr δίνεται από τη σχέση: 3 j οπότε το μέτρο της ταχύτητας θα είναι:

11 η Εβδομάδα Δυναμική Περιστροφικής κίνησης. Έργο Ισχύς στην περιστροφική κίνηση Στροφορμή

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΕΡΕΟ. ΘΕΜΑ Α (μοναδες 25)

Διαγώνισμα Γ Λυκείου Θετικού προσανατολισμού. Διαγώνισμα Μηχανική Στερεού Σώματος. Σάββατο 24 Φεβρουαρίου Θέμα 1ο

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΑΥΕΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/03/2014

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 3/2/2016 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

το άκρο Β έχει γραμμική ταχύτητα μέτρου.

ταχύτητα μέτρου. Με την άσκηση κατάλληλης σταθερής ροπής, επιτυγχάνεται

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ευστάθιος Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟN ΑΘΗΝΩΝ,, ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ. ΚΥΛΙΣΗ, ΡΟΠΗ και ΣΤΡΟΦΟΡΜΗ

ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ε. Στυλιάρης

[1kgm 2, 5m/s, 3,2cm, 8rad/s][1kgm 2, 5m/s, 3,2cm, 8rad/s]

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ Φυσική Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου ΤΡΙΩΡΟ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤO ΣΤΕΡΕΟ

Κεφάλαιο 6α. Περιστροφή στερεού σώματος γύρω από σταθερό άξονα

Κεφάλαιο 9. Περιστροφική κίνηση. Ροπή Αδράνειας-Ροπή-Στροφορμή

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Άσκηση 1. (Ροπή αδράνειας - Θεμελιώδης νόμος στροφικής κίνησης)

ΘΕΜΑΤΑ : ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 23/2/2014 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: ΚΕΦΑΛΑΙΑ 3-4

Α. Ροπή δύναµης ως προς άξονα περιστροφής

Υπολογισμός ροπής αδράνειας. Για συνεχή κατανομή μάζας έχουμε:

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι βαθµολογικά ισοδύναµες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 5 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΜΑΡΤΙΟΣ 2017: ΘΕΜΑΤΑ

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Α5. α. Λάθος β. Λάθος γ. Σωστό δ. Λάθος ε. Σωστό

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 (ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ) ΚΥΡΙΑΚΗ 15 ΜΑΡΤΙΟΥ 2015 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ 5

Γ ΤΑΞΗ ΤΜΗΜΑ ΟΝΟΜΑ. ΘΕΜΑ 1ο. 7 mr 5. 1 mr. Μονάδες 5. α. 50 W β. 100 W γ. 200 W δ. 400 W

ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΚΙΝΗΣΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ» ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΠΥΡΑΥΛΩΝ. Η προώθηση των πυραύλων στηρίζεται στην αρχή διατήρησης της ορμής.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ. Δίνεται ότι η ροπή αδράνειας του δίσκου ως προς τον άξονα Κ είναι Ι= M R

Μηχανική Στερεού Σώματος

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. = 2r, τότε:

12 η Εβδομάδα Δυναμική Περιστροφικής κίνησης. Αρχή διατήρησης στροφορμής

( ) Παράδειγµα. Τροχαλία. + ΔE δυν. = E κιν. + E δυν

1. Για το σύστηµα που παριστάνεται στο σχήµα θεωρώντας ότι τα νήµατα είναι αβαρή και µη εκτατά, τις τροχαλίες αµελητέας µάζας και. = (x σε μέτρα).

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014

Προσομοίωση βαρύτητας

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ 18/11/2011 ΚΕΦ. 9

% ] Βαγγέλης Δημητριάδης 4 ο ΓΕΛ Ζωγράφου

2) Ομογενής δίσκος μάζας m και ακτίνας R κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει πάνω σε οριζόντιο

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΕΧΕΙ ΑΝΤΛΗΘΕΙ ΑΠΟ ΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ.

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΣΤΡΟΦΟΡΜΗ ΚΑΙ ΣΤΗ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΣΤΡΟΦΟΡΜΗΣ. Η στροφορμή ενός στερεού σώματος είναι μηδενική, όταν το σώμα δεν περιστρέφεται.

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Ομάδας Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών Τζιόλας Χρήστος. και Α 2

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. Η ενέργεια ταλάντωσης ενός κυλιόμενου κυλίνδρου

( σφόνδυλος : τροχαλία με μεγάλη μάζα)

Ασκήσεις. Φυσική Γ Λυκείου - Μηχανική στερεού σώματος

ΕΝΟΤΗΤΑ 5: ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΕΡΓΟ ΔΥΝΑΜΗΣ ΣΤΗ ΣΤΡΟΦΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

ΥΝΑΜΙΚΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 18/11/2011 ΚΕΦ. 10

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΚΙΝΗΣΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ [Υποκεφάλαιο 4.2 Οι κινήσεις των στερεών σωμάτων του σχολικού βιβλίου]

ΟΙ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2016 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 6

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 5 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2017: ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

Απάντηση: α) 16,0 Ν, β) 10,2 Ν

ΡΟΠΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ (ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ )

ΟΡΟΣΗΜΟ >Ι 3. δ. Ι Οι τροχοί (1) και (2) του σχήματος είναι ίδιοι. Τότε: και Ι 2

Ροπή αδράνειας. q Ας δούµε την ροπή αδράνειας ενός στερεού περιστροφέα: I = m(2r) 2 = 4mr 2

Διαγώνισμα Γ Λυκείου Θετικού προσανατολισμού. Διαγώνισμα Μηχανική Στερεού Σώματος. Τετάρτη 12 Απριλίου Θέμα 1ο

Σωματίδιο μάζας m κινείται στο οριζόντιο επίπεδο xy σε κυκλική τροχιά με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω. Τι συμπεραίνετε για τη στροφορμή του;

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος Ι Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

ΟΡΟΣΗΜΟ. Ισχύει: α. L 1. και Κ 1 β. 2L 1 =2L 2 =L 2. και 2Κ 1 γ. L 1

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 07 Ορμή Κρούσεις ΦΥΣ102 1

10 ο Μάθημα Δυναμική Περιστροφικής κίνησης. Δυναμική περιστροφής γύρω από ακλόνητο άξονα Περιστροφή γύρω από κινούμενο άξονα

Και τα στερεά συγκρούονται

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 2018 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 6

ΦΥΣΙΚΗ (ΜΗΧΑΝΙΚΗ-ΚΥΜΑΤΙΚΗ)

Αγώνες αυτοκινήτου σε πίστα

ΘΕΜΑ Α Ι. Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα


Γκύζη 14-Αθήνα Τηλ :

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2017 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 6

γ) το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας του δίσκου τη στιγμή κατά την οποία έχει ξετυλιχθεί όλο το σχοινί.

Ερωτήσεις. 2. Η ροπή αδράνειας μιας σφαίρας μάζας Μ και ακτίνας R ως προς άξονα που διέρχεται

Ενέργεια στην περιστροφική κίνηση

γ) το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας του δίσκου τη στιγμή κατά την οποία έχει ξετυλιχθεί όλο το σχοινί.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 4: ΣΤΡΟΦΟΡΜΗ [Υποκεφάλαια 4.7: Στροφορμή του σχολικού βιβλίου]

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος Ι

2 Η ΠΡΟΟΔΟΣ. Ενδεικτικές λύσεις κάποιων προβλημάτων. Τα νούμερα στις ασκήσεις είναι ΤΥΧΑΙΑ και ΟΧΙ αυτά της εξέταση

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος ΙΙ

Transcript:

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα ΔΙΑΛΕΞΗ 09 Ροπή Αδρανείας Στροφορμή ΦΥΣ102 1

Υπολογισμός Ροπών Αδράνειας Η Ροπή αδράνειας μπορεί να προσδιοριστεί πειραματικά όταν το αντικείμενο είναι διαθέσιμο. Εάν το αντικείμενο είναι συμπαγές χρησιμοποιούμε την σχέση: Για τον υπολογισμό του πιο πάνω ολοκληρώματος πρέπει να παραστήσουμε τα R και dm με την ίδια μεταβλητή ολοκλήρωσης. Εισάγουμε την πυκνότητα του σώματος γραμμική λ, επιφανειακή σ και χωρική πυκνότητα ρ: λ = dm dx, dm σ = dα και ρ = dm dv Επομένως για ένα τρισδιάστατο πρόβλημα έχουμε: I = R 2 ρ dv Όπου dv είναι ο στοιχειώδης όγκος του αντικειμένου. 2 ΦΥΣ102

(α) Δείξτε ότι η ροπή αδράνειας ενός κυλίνδρου με εσωτερική ακτίνα R 1, εξωτερική ακτίνα R 2 και μάζα M, είναι I = ½ M(R 12 + R 22 ), ως προς τον άξονα περιστροφής του σχήματος. (β) Πόση είναι η ροπή αδράνειας εάν ο κύλινδρος δεν είχε την κεντρική οπή (συμπαγής). ΦΥΣ102 3

ΦΥΣ102 4

Tο θεώρημα των παράλληλων Tο θεώρημα των παράλληλων αξόνων μας επιτρέπει αν προσδιορίσουμε την ροπή αδράνειας ως προς άξονα παράλληλο με τον άξονα που περνά από το ΚΜ : Βρείτε την ροπή αδράνειας του κυλίνδρου με ακτίνα R 0 και μάζα M ως προς άξονα παράλληλο στον άξονα συμμετρίας και σε απόσταση h=r 0. ΦΥΣ102 5

Το θεώρημα των κάθετων αξόνων Έστω ότι I x η ροπή αδράνειας ως προς x και I y ως προς y, η ροπή αδρανείας ως προς έναν άξονα κάθετο στο επίπεδο xy είναι: Η πιο πάνω σχέση ισχύει για επίπεδα αντικείμενα. ΦΥΣ102 6

Περιστροφική Ενέργεια Η Κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου που περιστρέφεται είναι: Με αντικατάσταση βρίσκουμε ότι: Συνολικά η κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου, του οποίου μετακινείται ο άξονας περιστροφής, είναι: Το σώμα μετέχει ταυτόχρονα τόσο στην μεταθετική όσο και στην στροφική κίνηση. Η κίνηση του μπορεί να αναπαρασταθεί σαν ένας συνδυασμός μιας μεταφορικής κίνησης του ΚΜ του και μιας περιστροφικής γύρω από άξονα διερχόμενο από το ΚΜ του. ΦΥΣ102 7

Διατήρηση της Ενέργειας Όλες οι μορφές ενέργειας λαμβάνονται υπόψη όταν εφαρμόζουμε την αρχή διατήρησης της ενέργειας. Όλα τα αντικείμενα του σχήματος έχουν την ίδια δυναμική ενέργεια στην κορυφή αλλά στο τέλος της κλίσης, η κατανομή της ενέργειας διαφέρει από αντικείμενο σε αντικείμενο, αν και η συνολική ενέργεια είναι σταθερή. ΦΥΣ102 8

Το έργο της ροπής Το ολικό έργο W που παράγεται από την ροπή κατά την διάρκεια μιας γωνιακής μετατόπισης με αρχική γωνία θ 1 και τελική γωνία θ 2 είναι: W = θ 2τ dθ θ 1 Η ισχύς: P = dw dt = τ dθ dt = τω Γνωρίζοντας επίσης ότι: τ = mar = mr 2 α = Iα Άρα: τ dθ = Iα dθ = I dω dt dθ = I dθ dt dω = Iω dω Θεώρημα έργου ενέργειας: ω 2 1 W = Iω dω = 2 Iω 2 2 1 2 Iω 1 2 ω 1 ΦΥΣ102 9

ΦΥΣ102 10

Κύλιση-Μεταφορική και Περιστροφική Ενέργεια Στην πάνω περίπτωση η ρόδα κυλάει χωρίς να ολισθαίνει. Το σημείο P, σε επαφή με το έδαφος, στιγμιαία είναι ακίνητο και το κέντρο κινείται με ταχύτητα v. Στην κάτω περίπτωση το κέντρο παραμένει ακίνητο και το σημείο P κινείται με ταχύτητας v. Η σχέση γραμμικής και γωνιακής ταχύτητας είναι : ΦΥΣ102 11

Γιατί επιβραδύνεται μια σφαίρα που κυλάει; Ποια είναι η δύναμη που σταματάει τη σφαίρα; Εάν πούμε απλά η δύναμη τις «τριβής» τότε προκύπτουν τα εξής προβλήματα: Η τριβή δρα στο σημείο επαφής και επομένως από το σχήμα βλέπουμε ότι η γωνιακή ταχύτητα της σφαίρας θα πρέπει να αυξάνεται! Η βαρύτητα και η κάθετη δύναμη έχουν κατεύθυνση κατά μήκος της ακτίνας και επομένως μηδενική ροπή. ΦΥΣ102 12

Απάντηση: Η τέλεια σφαίρα δεν σταματά ποτέ! Η μικρές παραμορφώσεις, αποκλίσεις από την τέλεια σφαίρα και την απόλυτα επίπεδη επιφάνεια, δηλ. τη σημειακή επαφή με την επιφάνεια, δημιουργούν ροπές που τελικά ακινητοποιούν την σφαίρα. ΦΥΣ102 13

Περιστροφή πέριξ σταθερού άξονα Η ανάλογη περιστροφική ποσότητα με την γραμμική ορμή είναι η στροφορμή, L: Ενώ ο 2 ος νόμος του Νεύτωνα για την περιστροφική κίνηση γίνεται: Η σχέση αυτή ισχύει μόνο όταν η ροπή αδράνειας I είναι σταθερή Όταν στο σύστημα δεν δρα εξωτερική ροπή, τότε η συνολική στροφορμή του συστήματος παραμένει σταθερή: dl dt = 0 and L = Iw = constant. Η διαφορετικά, η στροφορμή ενός συστήματος παραμένει σταθερή εφόσον η συνολική εξωτερική ροπή που ασκείται πάνω του είναι μηδέν. ΦΥΣ102 14

Αυτό σημαίνει: Δηλαδή, εάν κατά τη διάρκεια της περιστροφής έχουμε μεταβολή στην ροπή αδράνειας, τότε αναγκαστικά θα αλλάξει η γωνιακή ταχύτητα. ΦΥΣ102 15

Η Στροφορμή είναι διάνυσμα. Για συμμετρικά αντικείμενα που περιστρέφονται γύρω από άξονα συμμετρίας η διεύθυνση της στροφορμής είναι ίδια με αυτήν της γωνιακής ταχύτητας «ψευτοδιάνυσμα» (http://en.wikipedia.org/ wiki/pseudovector ) Το ίδιο συμβαίνει με όλα τα διανύσματα που προκύπτουν από εξωτερικά γινόμενα διανυσμάτων ΦΥΣ102 16

Υποθέτουμε ότι ένας φοιτητής 60-kg στέκεται στην άκρη μιας κυκλικής πλατφόρμας με ακτίνα 6.0-m-προσαρμοσμένη σε ρουλεμάν με μηδενική τριβή και ροπή αδράνειας 1800 kg m 2. Η πλατφόρμα είναι αρχικά ακίνητη και ο φοιτητής αρχίζει να τρέχει με ταχύτητα 4.2 m/s (ως προς τη Γη) κατά μήκος της περιφέρειας της πλατφόρμας. Βρείτε τη γωνιακή ταχύτητα της πλατφόρμας. 17 ΦΥΣ102

Η Ροπή είναι το εξωτερικό γινόμενο της μετατόπισης του σημείου με τη δύναμη: ΦΥΣ102 21

Στροφορμή σωματιδίου Η στροφορμή ενός σωματιδίου δίνεται από τη σχέση: ΦΥΣ102 22

Η χρονική παράγωγος της L είναι: Επειδή έχουμε: ΦΥΣ102 23

Βρείτε τη στροφορμή ενός σωματιδίου μάζας m, που κινείται με ταχύτητα v κυκλικά, ακτίνα r και φορά αντίθετη με αυτή των δεικτών του ρολογιού. ΦΥΣ102 24

Στροφορμή Συστήματος Σωματιδίων-Γενική Κίνηση Η στροφορμή ενός συστήματος σωματιδίων δύναται να μεταβληθεί μόνο εάν υπάρχει εξωτερική ροπή- οι ροπές εξ αιτίας εσωτερικών δυνάμεων αναιρούνται μεταξύ τους. Η σχέση αυτή ισχύει για οποιοδήποτε αδρανειακό σύστημα. Ισχύει ακόμη και για ΚΜ (CM) που επιταχύνεται. Στροφορμή και Ροπή για στερεό Σώμα Για ένα στερεό σώμα αποδεικνύεται ότι η στροφορμή του δίδεται από τη σχέση: ΦΥΣ102 25

Διατήρηση της Στροφορμής Εάν η ροπή σε ένα σύστημα είναι σταθερή τότε, Η συνολική στροφορμή ενός συστήματος παραμένει σταθερή εφόσον η συνολική εξωτερική ροπή που δρα στο σύστημα είναι μηδέν. ΦΥΣ102 26

Σβούρες Ο άξονας περιστροφής μια σβούρας θα μετατοπίζεται (precess) γύρω από το σημείο επαφής της σβούρας λόγω της ροπής που δημιουργεί η βαρύτητα όταν ο άξονας της σβούρας δεν είναι κατακόρυφος. ΦΥΣ102 27

Η γωνιακή ταχύτητα της μετατόπισης του άξονα περιστροφής (precession) είναι : ΦΥΣ102 28

Περιστρεφόμενα Συστήματα Αναφοράς Δυνάμεις Αδράνειας Ως αδρανειακό ορίσαμε ένα σύστημα όπου ισχύουν οι νόμοι του Νεύτωνα. Ένα σύστημα αναφοράς που περιστρέφεται έχει γωνιακή επιτάχυνση και επομένως ορισμένα δεν είναι «αυστηρά» αδρανειακά. Υπάρχει μια φαινομενολογική δύναμη που ασκείται πάνω σε αντικείμενα που βρίσκονται μέσα σε ένα σύστημα που περιστρέφεται. Η «ψευτοδύναμη» αυτή, έχει φορά προς τα έξω και την ονομάζουμε φυγόκεντρος δύναμη. ΦΥΣ102 29

Το φαινόμενο Coriolis Σε ένα αντικείμενο που κινείται σε μη αδρανειακό σύστημα, ασκείται άλλη μια «ψευτοδύναμη». Τούτο γιατί καθώς κινείται το αντικείμενο προς μεγαλύτερη απόσταση από τον άξονα περιστροφής, η γραμμική του ταχύτητά (εφαπτόμενη) δεν αυξάνεται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το αντικείμενο να εμφανίζει μια «πλάγια» μετατόπιση. Inertial reference frame Το φαινόμενο Coriolis ευθύνεται για την περιστροφή των αέριων μαζών (καταιγίδες) γύρω από περιοχές χαμηλών πιέσεων αριστερόστροφα στο Βόρειο ημισφαίριο και Δεξιόστροφα στο Νότιο. Rotating reference frame Η επιτάχυνση Coriolis είναι: ΦΥΣ102 30

Ασκήσεις 1. Μια μικρή μάζα m που συγκρατιέται από ένα σκοινί, περιστρέφεται κυκλικά πάνω σε ένα τραπέζι χωρίς τριβές, όπως φαίνεται στο σχήμα. Αρχικά η μάζα περιστρέφεται με ταχύτητα, v 1 = 2.4 m/s, και ακτίνα, R 1 = 0.80 m. Στη συνέχεια το σκοινί μετατοπίζεται κατακόρυφα προς τα κάτω ώστε η ακτίνα περιστροφής να μικρύνει σε R 2 = 0.48 m. Πόση είναι η νέα ταχύτητα v 2 ; 2. Εάν υποθέσουμε ότι κρατάω ένα τροχό ποδηλάτου που περιστρέφεται και στέκομαι πάνω σε πλατφόρμα που μπορεί να περιστρέφεται χωρίς τριβή. Τι θα συμβεί εάν ξαφνικά αντιστρέψω την φορά περιστροφής του τροχού; ΦΥΣ102 31

3. Η μηχανή του Atwood H μηχανή του Atwood αποτελείται από δύο μάζες, m A και m B, που συνδέονται μέσω τροχαλίας με έναν ιμάντα αμελητέας μάζας. Εάν η τροχαλία έχει ακτίνα R 0 και ροπή αδράνειας I, βρείτε την επιτάχυνση των μαζών m A και m B, και συγκρίνατε με την περίπτωση όπου η ροπή αδράνειας της τροχαλίας είναι μηδέν. 4. Μια σφαίρα (άτομο) μάζας m κινείται με ταχύτητα v και ενσωματώνεται στην περιφέρεια ενός κυλίνδρου (μορίου) μάζας M και ακτίνας R 0. Ο κύλινδρος που είναι αρχικά ακίνητος αρχίζει να περιστρέφεται γύρω από τον άξονα συμμετρίας του ο οποίος (ο άξονας) δεν μετακινείται. Αγνοώντας τριβές, πόση είναι η γωνιακή ταχύτητα του κυλίνδρου μετά την κρούση; Διατηρείται η κινητική ενέργεια; ΦΥΣ102 32