Здравствуйте, Ольга Никанова!
Поскольку в рамках данной рассылки нет большой нужды выводить формулы, которые либо являются общеизвестными, либо выводятся из таковых, предлагаю Вам для начала прочитать этот
[u]материал[/u]. Непосредственное отношение к Вашей задаче имеет текст, относящийся к рисунку 38. То обстоятельство, что призма может и не быть равнобедренной, в данном случае не имеет значения. Заметим также, что в условии задачи для обозначения высоты призмы используется буква "d", а в предложенном Вам мной тексте - буква "b'.
Воспользуемся формулой (п. 44) для момента инерции J
x призмы относительно главной центральной оси Ox инерции и рассмотрим два случая:
1) ось вращения призмы совпадает с её ребром;
2) ось вращения призмы находится между двумя рёбрами призмы, в плоскости, содержащей её центр масс.
В обоих случаях для нахождения соответствующих моментов инерции призмы воспользуемся теоремой Гюйгенса - Штайнера: "Если момент инерции тела относительно некоторой оси вращения, проходящей через центр масс, имеет значение J , то относительно любой другой оси, находящейся на расстоянии l от первой и параллельной ей, он будет равен сумме J и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями: J' = J + ml
2".
В первом случае l = [$8730$]((h/3)
2 + (d/2)
2). Поэтому
J = mh
2/18 + md
2/12 + m(h
2/9 + d
2/4) = m(h
2/6 + d
2/3). (1)
Во втором случае l = h/3. Поэтому
J = mh
2/18 + md
2/12 + mh
2/9 = mh
2/6 + md
2/12 = m(h
2/6 + d
2/12). (2)
Находим массу призмы:
m = [$947$] [$149$] 1/2 [$149$] a [$149$] h [$149$] d. (3)
Кинетическая энергия K вращающейся призмы может быть найдена по формуле
K = J[$969$]
2/2. (4)
Чтобы ненароком не ошибиться при вычислениях "на ровном месте", выполним их поэтапно. Получим следующие результаты:
m = 2,2 [$149$] 1/2 [$149$] 40 [$149$] 30 [$149$] 0,2 = 264 (г) = 0,264 кг;
а) для первого случая
J = 0,264 [$149$] ((0,3)
2/6 + (0,002)
2/3) [$8776$] 0,003960352 (кг [$149$] м
2);
K = 0,003960352 [$149$] (5п)
2/2 [$8776$] 0,4885888 (Дж);
б) для второго случая
J = 0,264 [$149$] ((0,3)
2/6 + (0,002)
2/12) [$8776$] 0,003960088 (кг [$149$] м
2);
K = 0,003960088 [$149$] (5п)
2/2 [$8776$] 0,4885563 (Дж).
Главной целью моих выкладок, выполненных с ненужной точностью, было доказательство того, что результат решения всё-таки зависит от положения оси вращения призмы. В нашем случае можно принять, конечно, K [$8776$] 0,49 Дж.
С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.