Chapter(12( Ch.(12( (Rota/on(of(a(rigid(body(

Σχετικά έγγραφα
Chapter(10(&(11( Ch.(10( (Rota0on(of(a(rigid(body( Ch.(11( (Torque(and(Angular( Momentum(

A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3

m i N 1 F i = j i F ij + F x

"BHFC8I7H=CB HC &CH=CB 5B8 &CA9BHIA

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

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ε. Στυλιάρης

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

5 η Εργασία Παράδοση 20/5/2007 Οι ασκήσεις είναι ισοδύναµες

Study on Re-adhesion control by monitoring excessive angular momentum in electric railway traction

Ενέργεια στην περιστροφική κίνηση

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

m 1, m 2 F 12, F 21 F12 = F 21

Κεφάλαιο 7. Στροφορμη Δυναμικη Στερεου Σωματος {Στροφική και Μεταφορική Κίνηση Στερεού Σώματος, Αρχή Διατήρησης Στροφορμής}

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

CRASH COURSE IN PRECALCULUS

Φυσική Ι 1ο εξάμηνο. Γεώργιος Γκαϊντατζής Επίκουρος Καθηγητής. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης.

Αρµονικοί ταλαντωτές

PP #6 Μηχανικές αρχές και η εφαρµογή τους στην Ενόργανη Γυµναστική

ΦΥΣΙΚΗ (ΜΗΧΑΝΙΚΗ-ΚΥΜΑΤΙΚΗ)

CHAPTER 12: PERIMETER, AREA, CIRCUMFERENCE, AND 12.1 INTRODUCTION TO GEOMETRIC 12.2 PERIMETER: SQUARES, RECTANGLES,

Κεφάλαιο Μ10. Περιστροφή άκαµπτου σώµατος γύρω από σταθερό άξονα

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

Section 7.6 Double and Half Angle Formulas

ΕΡΓΑΣΙΑ 5 (Παράδοση 5/6/05) Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες

3.4 SUM AND DIFFERENCE FORMULAS. NOTE: cos(α+β) cos α + cos β cos(α-β) cos α -cos β

Homework 8 Model Solution Section

F (x) = kx. F (x )dx. F = kx. U(x) = U(0) kx2

Υπολογισμός ροπής αδράνειας. Για συνεχή κατανομή μάζας έχουμε:

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

m r = F m r = F ( r) m r = F ( v) F = F (x) m dv dt = F (x) vdv = F (x)dx d dt = dx dv dt dx = v dv dx

1 String with massive end-points

Probability and Random Processes (Part II)

Trigonometry 1.TRIGONOMETRIC RATIOS

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

Εισαγωγή στις Φυσικές Επιστήµες Κλασική Μηχανική Αύγουστος 2004 Ονοµατεπώνυµο:

Rectangular Polar Parametric

EE101: Resonance in RLC circuits

ΦΥΣ Διαλ Κινηµατική και Δυναµική Κυκλικής κίνησης

w w w.k z a c h a r i a d i s.g r

ΦΥΣ η Πρόοδος: 5-Νοεμβρίου-2006

SOLUTIONS & ANSWERS FOR KERALA ENGINEERING ENTRANCE EXAMINATION-2018 PAPER II VERSION B1

ΡΟΠΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ (ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ )

Distances in Sierpiński Triangle Graphs

Answers to practice exercises

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Διδάσκοντες: Βαρσάμης Χρήστος, Φωτόπουλος Παναγιώτης

Integrals in cylindrical, spherical coordinates (Sect. 15.7)

β) Από τον νόμο του Νεύτωνα για την μεταφορική κίνηση του κέντρου μάζας έχουμε: Επομένως το κέντρο μάζας αποκτάει αρνητική επιτάχυνση σταθερού μέτρου

ΛΥΣΕΙΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο

2. THEORY OF EQUATIONS. PREVIOUS EAMCET Bits.

Spherical Coordinates

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

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ, 8 Μαρτίου 2019 Διδάσκοντες: Βαρσάμης Χρήστος, Φωτόπουλος Παναγιώτης

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

1 η ΟΜΑΔΑ. ΦΥΣ η Πρόοδος: 15-Νοεµβρίου-2008

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

Κίνηση πλανητών Νόµοι του Kepler

Written Examination. Antennas and Propagation (AA ) April 26, 2017.

2 η ΟΜΑΔΑ. ΦΥΣ η Πρόοδος: 20-Νοεµβρίου-2010

AREAS AND LENGTHS IN POLAR COORDINATES. 25. Find the area inside the larger loop and outside the smaller loop

ΦΥΣ Τελική Εξέταση: 19-Δεκεµβρίου Πριν αρχίσετε συµπληρώστε τα στοιχεία σας (ονοµατεπώνυµο και αριθµό ταυτότητας).

2 η ΟΜΑΔΑ. ΦΥΣ η Πρόοδος: 21-Νοεµβρίου-2009

Κύληση. ΦΥΣ Διαλ.33 1

( ) ) V(x, y, z) Παραδείγματα. dt + "z ˆk + z d ˆk. v 2 =!x 2 +!y 2 +!z 2. F =! "p. T = 1 2 m (!x2 +!y 2 +!z 2

CYLINDRICAL & SPHERICAL COORDINATES

1 η ΟΜΑΔΑ. ΦΥΣ η Πρόοδος: 21-Νοεµβρίου-2009

CHAPTER 101 FOURIER SERIES FOR PERIODIC FUNCTIONS OF PERIOD

Math 6 SL Probability Distributions Practice Test Mark Scheme

+ cos(45 ) i + sin(45 ) j + cos(45 ) i sin(45 ) j +

Περιεχόμενα. A(x 1, x 2 )

CBC MATHEMATICS DIVISION MATH 2412-PreCalculus Exam Formula Sheets

Second Order RLC Filters

k A = [k, k]( )[a 1, a 2 ] = [ka 1,ka 2 ] 4For the division of two intervals of confidence in R +

Trigonometric Formula Sheet

4η Εργασία Ημερομηνία αποστολής 12/4/2010

is like multiplying by the conversion factor of. Dividing by 2π gives you the

Section 8.3 Trigonometric Equations

ΦΥΣΙΚΗ (ΜΗΧΑΝΙΚΗ-ΚΥΜΑΤΙΚΗ)

1 η ΟΜΑΔΑ. ΦΥΣ η Πρόοδος: 20-Νοεµβρίου-2010

Solutions - Chapter 4

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ Ε ΟΥΑΡ ΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αµπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

Ομαλή Κυκλική Κίνηση 1. Γίνεται με σταθερή ακτίνα (Το διάνυσμα θέσης έχει σταθερό μέτρο και περιστρέφεται γύρω από σταθερό σημείο.

ΦΥΣ. 131 Τελική Εξέταση: 13-Δεκεμβρίου-2006

Πανελλήνιες Εξετάσεις - 29 Μάη Φυσική Θετικής & Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Πρόχειρες Λύσεις. Θέµα Β

Φυσική Γ Λυκείου Στερεό Σώµα KI

ΦΥΕ 14 5 η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση (Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες) Άσκηση 1 : Συμπαγής κύλινδρος μάζας Μ συνδεδεμένος σε ελατήριο

Navigation Mathematics: Kinematics (Coordinate Frame Transformation) EE 565: Position, Navigation and Timing

COMPLEX NUMBERS. 1. A number of the form.

Physics 339 Gibbs-Appell November 2017

Συμπλήρωμα 1 2 ος νόμος του Νεύτωνα σε 3 διαστάσεις

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ευστάθιος Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟN ΑΘΗΝΩΝ,, ΕΡΓΟ ΚΑΙ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Εισαγωγή στις Φυσικές Επιστήμες ( ) Ονοματεπώνυμο Τμήμα

Equations. BSU Math 275 sec 002,003 Fall 2018 (Ultman) Final Exam Notes 1. du dv. FTLI : f (B) f (A) = f dr. F dr = Green s Theorem : y da

Συνέχεια - Παράγωγος ως συνάρτηση. Γιάννης Σαριδάκης Σχολή Μ.Π.Δ., Πολυτεχνείο Κρήτης

Areas and Lengths in Polar Coordinates

CHAPTER (2) Electric Charges, Electric Charge Densities and Electric Field Intensity

ΟΙ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

Calculating the propagation delay of coaxial cable

What happens when two or more waves overlap in a certain region of space at the same time?

CHAPTER 25 SOLVING EQUATIONS BY ITERATIVE METHODS

Αρµονικοί ταλαντωτές

Transcript:

Chapter12 Ch.12 Rota/onofarigidbody

Uptotonow,wehavebasicallymodeledallobjectsas pointobjects. Inthischapter webeginamorerealis/cdescrip/onofanobjectasa distributedobject. ThisrequiresustoexpandouruseofNewton slawstoincorporate simultaneoustransla/onlinearmo/on)androta/onangularmo/on).

Reviewofrota/on: θ f =θ i +ω i t + 1 2 αt2 ω f =ω i +αt ω 2! f =ω 2 i +2α θ ω = dθ s = rθ!!!!!!!!!!!f = 1 dt T!!!!!!!!!!!v t α = dω! dt = d 2 θ ω =2π f!!!!!!!a dt 2 r = a c = v2! =2πrf = 2πr T =ωr r!!!!!!a tan = v2 r =ω2 r

Reviewofrota/on:

Two coins rotate on a turntable. Coin B is twice as far from the axis as coin A. A. The angular velocity of A is twice that of B. B. The angular velocity of A equals that of B. C. The angular velocity of A is half that of B. Slide12N28

The fan blade is speeding up. What are the signs of ω and α? A. ωisposi/veandαisposi/ve. B. ωisposi/veandαisnega/ve. C. ωisnega/veandαisposi/ve. D. ωisnega/veandαisnega/ve. Slide12N30

For distributed objectsunderrota/on, theywillfreerotateaboutapointcalled the centerofmass CM). TheCMdoesNOThavetoresideinsideof theobject.

Centerofmassofacollec/onofobjects: x cm = 1! M m x = m x +m x +m x +... 1 1 2 2 3 3 i i m 1 +m 2 +m 3 +... y cm = 1! M m y = m y +m y +m y +... 1 1 2 2 3 3 i i m 1 +m 2 +m 3 +... a 0 Na 0a2a Ex.12N1

CMofacollec/onofobjects: 2kgand3kgmassesareseparatedby40cm. Theyareconnectedbya1kgrod.Whatisthe centerofmassofthissystem? Ex.12N2 2kg 3kg x cm = 1! M m x = m x +m x +m x +... 1 1 2 2 3 3 i i m 1 +m 2 +m 3 +...

Mass:!!!!M = x cm = 1 M y cm = 1! M xdm ydm dm Linear:!!!!dm= λ!dx Area:!!!!!!!dm=σ!dA! Volume:!!dm= ρ!dv λ=mass/length σ=mass/area ρ=mass/volume x=x 1 x=x 2 dm

Example12N3: GivenarodoflengthLwithamassdensityof: λ x ) = " M %" $! # L ' 1+2 x % $ ' &# L & Findthemassandcenterofmass. Ex.12N3 x=0x=l

MomentofIner/a: Considertobeaformof rota/onalmass Moment!of!inertia:!! I = r 2 dm I = 2 m! i r i

Example12N4a: Findthemomentofiner/aabout axisa 1.Assumetheobjectsare eachseparatedbyadistance a. 2m 3m m m A 1

Example12N4b: Findthemomentofiner/aaboutaxisA 2. 2m 3m m m A 2 a)16ma 2 b)7ma 2 c)5ma 2 d)9ma 2

ParallelNAxisTheorem:I axis =I CM +md 2 + m 3m m Ex.12N5 Compute:I CM andi A A CM

Mathema/csbreak:ThecrossNproductvector,vectormul/plica/on) NAcrossproductresultsinanewvectorthatisperpendiculartothe direc/onofbothoftheoriginalvectors. NThe righthandrule canbeusedtoevaluatethenewvectordirec/on. C B A A B = C C = ABsinθ ab Key property: B A = C = A B ) î ĵ ˆk +#.# î ĵ = ˆk ĵ ˆk = î ˆk î = ĵ +) ĵ î = k ˆk ĵ = î î ˆk = ĵ ) î î = ĵ ĵ = ˆk ˆk = 0

Someexamples: Vectoroutofpage Vectorintopage A+ B+ A+ B+ A+ B+ A+ B+ A+ B+ î ĵ ˆk +#.# î ĵ = ˆk ĵ ˆk = î ˆk î = ĵ +) ĵ î = k ˆk ĵ = î î ˆk = ĵ ) î î = ĵ ĵ = ˆk ˆk = 0

Someexamples: Vectoroutofpage Vectorintopage A = 3î + 4 ˆk B = 2î ĵ Find : A B A = 2 ĵ + 3 ˆk B = 2î 3 ˆk Find : A B î ĵ ˆk +#.# î ĵ = ˆk ĵ ˆk = î ˆk î = ĵ +) ĵ î = k ˆk ĵ = î î ˆk = ĵ ) î î = ĵ ĵ = ˆk ˆk = 0

Wehaveconsideredforcestogiverisetothemo/onofanobject. Inpar/cular:linearmo/on,circularmo/on Forarigidobject,theapplica/onofaTORQUEwillgiverisetoa rota/onoftheobjectaboutanaxis.

DefineTorque as pushorpull thatgivesrisetorota/on.! τ =! r! F τ = rf sinθ CCWrota/on posi/ve CWrota/onNnega/ve θ

Someexamples findthenumberofappliedtorques;arethey posi/veornega/ve? Pushingonadoorviewedfromabove)

Torquecalcula/ons: a) Let b) Right c) Intoboard d) Outofboard Torquecalcula/ons: a) Up b) Down c) Let d) Right

Examples findthenumberofappliedtorques;aretheyposi/ve ornega/ve? Hangingsign, supportedbywires wall sign

Newton s2 nd Lawforrota/on:! τ = I! α

Newton s2 nd Lawforrota/on:! τ = I! α m 3m m A F" Ex.12N6:Findtheangularaccelera/on

Ex.12N7:Solvefortheangularaccelera/onofa realpulley! τ = I! α F=100N m=10kg m p =5kg r p =0.1m Idisk)=½mr 2 m m p F"

Example12N8: Solveforpowerusageofagrindingwheel: PushdownwithaforceF=20Nfor5secat angleof110.iftheini/alangularvelocityis 200rad/sec,findfinalvelocityandpower usageover5sec. F=20N m=10kg m w =60kg r p =0.2m Idisk)=½mr 2 F" m p

Rollingw/oslipping rollingconstraint:v cm =ωr Sumoftransla/onal+rota/onalmo/on v CM v ROT NRω Rω v=2v cm =2Rω v=0 v=v cm =Rω

Transla/onalKine/cEnergy:K rot =½Iω 2 Forrolling:K=K trans +K rot K = 1 2 mv 2 CM + 1 2 I cm ω 2 = K CM + K rot

Example12N9: Ahoopandaballofthesamemass,m=1.2kg, andradius,r=0.3m,slidedowninclinedplanes withh=0.5m.whichonearrivesattheborom withahighervelocity? I hoop =MR 2 I sphere =2/5MR 2

Angularmomentum: L=IωkgNm 2 /s) ) τ = dl dt = d Iω dt = I dω dt = Iα N N Hassimilarpropertytolinearmomentum Ifτ net =0,angularmomentumisconserved L ini/al =L final )

Ex.12N10:Angularmomentum1) Athindiskm=1kg,r=0.1m)is rota/ngat10rad/sec.amassm= 0.4kgisplacedattheouteredgeof thedisk.whatisthenewangular velocity?

Ex.12N11Angularmomentum A1500kg,0.8mdia.cylindricalsatellite hasapairof50kgvariablesolarpanels. Thesatelliteisini/allyrota/ngat2rev/ secwhenthepanelsat1m.ifthepanels moveoutto1.3m,whatisthenew rota/onalspeed. Panel:L=0.4mxH=0.2m

N L h θ f fric mg N# f fric # mg# L" h" θ