Консультация № 174193
13.11.2009, 21:24
0.00 руб.
0 1 1
Добрый день, уважаемые эксперты. Помогите с решении этой задачи.

На скамье Жуковского стоит человек и держит в вытянутых руках гири, массой m=5кг каждая. Расстояние от каждой гири до оси скамьи равно 70см. Скамья вращается с частотой 1(с в -1 степени). Как изменится частота вращения скамьи и какую работу произведёт человек, если он сожмёт руки так, что расстояние от каждой гири до оси уменьшится до 20см? Момент инерции человека и скамьи относительно оси I=2,5 кг*м^2.

Заранее благодарен!!

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
27822
2370
14.11.2009, 10:57
общий
это ответ
Здравствуйте, Andrey4522.
Момент инерции 2-х гирь до сжатия рук Iгд = 2*m*rд2 (1), где rд = 0.7 м - расстояние от каждой гири до оси скамьи до сжатия рук. Момент инерции 2-х гирь после сжатия рук Iгп = 2*m*rп2 (1а), где rп = 0.2 м - расстояние от каждой гири до оси скамьи после сжатия рук. Суммарный момент инерции системы до сжатия рук Iсд = Iгд + I (2). Суммарный момент инерции системы после сжатия рук Iсп = Iгп + I (2а). Закон сохранения момента импульса: Iсд*nд = Iсп*nп (3), где nд = 1 с-1 - частота вращения скамьи до сжатия рук, nп - искомая частота вращения скамьи после сжатия рук. Выражение (3) может быть записано и в другой форме: Iсдд = Iспп (3а), где ωд = 2*π*nд (4) и ωп = 2*π*nп (4а) соответствующие "угловые" частоты вращения скамьи, выраженные в радианах в секунду. Из (3) получаем: nп = nд*(Iсд/Iсп) (5). Кинетическая энергия системы до сжатия рук: Кд = Iсдд2/2 (6); соответственно, после сжатия рук: Кп = Iспп2/2 (6а). Подставив сюда значение ωп, полученное из выражения (3а), после сокращений имеем: Кп = (Iсд/Iсп)*ωд2/2 (7). Работа произведённая человеком при сжатии рук: А = Кп - Кд (8), а после подстановки (6), (6а) и (7): А = Iсд*(ωд2/2)*(Iсд/Iсп - 1) (9). В числах: Iгд = 2*5*0.72 = 4.9 кг*м²; Iгп = 2*5*0.22 = 0.4 кг*м²; Iсд = 4.9 + 2.5 = 7.4 кг*м²; Iсп = 0.4 + 2.5 = 2.9 кг*м²; nп = 1*(7.4/2.9) = 2.55 с-1; ωд = 2*π*1 = 6.28 рад/с; А = 7.4*(6.282/2)(7.4/2.9 - 1) = 227 Дж. Примечание: возможно, в условии подраэумевалось, что с[sup]-1[/sup] - это и есть радианы в сек. В таком случае А = 5.74 Дж.
5
Огромное спасибо
Форма ответа