Консультация № 188289
01.12.2015, 16:29
0.00 руб.
0 6 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: на тренировках по ушу спортсмен массой 75 кг выполняет хлопок внешней стороны стопы по ладони перед лицом, способом маха-прямая нога движется вертикально до хлопка. Определить максимальный момент импульса, если время подъема прямой ноги 0,2 с. Массу ноги принять равной 1/3 от всей массы.Угол подъема ноги равен 145 градусов. Плечо момента силы вращения бедра принять равным 0,5 с.

Обсуждение

давно
Посетитель
399194
41
02.12.2015, 21:32
общий
Здесь написано < плечо момента силы вращения бедра принять равным 0,5 с. Но плечо момента силы вращения определяется длиной или я не права?
давно
Модератор
156417
2175
02.12.2015, 22:08
общий
Адресаты:
Подозреваю, что всё-таки тут и вправду должно быть 0,5 м.
Но тут есть и ещё одна проблема с условием - плечо момента силы и масса позволяют найти момент инерции точечной массы, но в общем случае к этому нужно добавить ещё и момент инерции тела относительно центра массы. И в случае ноги это точно соизмеримая величина (но нам не дано данных для её расчёта... можно попробовать принять равномерное распределение массы по всей длине).
И ещё такой вопрос - каким считать движение? Тут уж Вам нужно выбрать вариант:
1) Постоянная угловая скорость
2) постоянное угловое ускорение (подозреваю, что имеется ввиду этот вариант, если спрашивается максимальный момент)
3) постоянный момент силы со стороны спортсмена (с поправкой на силу тяжести - но это сложнее рассчитать)
давно
Посетитель
399194
41
03.12.2015, 17:14
общий
Я примерно нарисовала Я тоже думаю, что здесь постоянное угловое ускорение, как мне теперь формулу собрать и рассчитать? Голова кипит уже
Прикрепленные файлы:
61729ebfa972a9b2f64014f18ad012f1.jpg
давно
Модератор
156417
2175
03.12.2015, 19:30
общий
это ответ
Здравствуйте, Сидорова Наталья!
Попробуем разобраться в условии.
Массу ноги принимаем m=25 кг.
Плечо момента силы (расстояние от оси вращения до центра массы), видимо, равно r=0,5 м
Время подъёма ноги t=0,2 с.
Угол подъёма [$966$]=145[$186$]=2,53 радиана.
Характер движения не уточнён, можем принять его за равноускоренное вращение.
Тогда угловая скорость меняется от 0 до [$969$]max за время t, при этом осуществляется поворот на
[$966$]=t[$183$]([$969$]max+0)/2=[$969$]maxt/2
отсюда находим максимальную угловую скорость
[$969$]max=2[$966$]/t=2[$183$]2,53рад/0,2с=25,3 рад/с
Но чтобы найти момент импульса необходимо определить момент инерции, и тут несколько недостаточно данных.
Точнее, данных достаточно, если массу предположить точечной. В этом случае момент инерции
J=mr2=25кг[$183$](0,5м)2=6,25 кг[$183$]м2
и момент импульса равен L=[$969$]maxJ=6,25кг[$183$]м2[$183$]25,3рад/с=158 кг[$183$]м2/с=158 Дж[$183$]с

Но на самом деле это лишь момент импульса, связанный с движением центра массы. К нему ещё добавляется момент импульса, связанный с вращением относительно центра массы, однако нам не дано распределение массы ноги по её длине.
Если предположить равномерное распределение массы (а ось вращения принять находящейся на конце), то общая длина будет l=2r (поскольку центр массы очевидно в середине длины) и линейная плотность равна m/l=m/2r
Далее есть 2 варианта определения полного момента инерции (которые, как мы сейчас убедимся, дают идентичный результат):
а) складываем момент инерции точечной массы и момент инерции относительно центра массы
J=mr2+-rr[$8747$](m/2r)x2dx=mr2+[$8747$](m/6r)(r3-(-r)3)=mr2+mr2/3=(4/3)mr2
б) интегрируем сразу относительно оси на конце
J=02r[$8747$](m/2r)x2dx=(m/6r)[$183$](2r)3=(4/3)mr2
В этом случае момент импульса также на треть больше, чем в предположении точечной массы:
L=[$969$]maxJ=(4/3)[$969$]maxmr2=211 Дж[$183$]с
давно
Посетитель
399194
41
03.12.2015, 20:54
общий
Адресаты:
спасибо Вам громное)))
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
05.12.2015, 03:43
общий
Адресаты:
Потрясающий Ответ!!!
Форма ответа