Моменты инерции некоторых симметричных тел
Вычислим некоторые моменты инерции. Рассмотрим момент инерции тонкого однородного стержня относительно перпендикулярной ему оси. Пусть ось проходит через конец стержня
(см. Рис. 10.7). Тогда
, (10.51)
где
- длина стержня;
- масса стержня;
- коэффициент пропорциональности. Центр стержня
является его центром масс. По теореме Гюйгенса-Штейнера:
(10.52)
Величину
можно представить как сумму моментов 2-х стержней
и
, длина каждого из которых равна
, масса
. Следовательно: Определить удельные теплоемкости ср, сv, для смеси 1 кг азота и 1 кг гелия.
. (10.53)
Подставляя полученное равенство в уравнение для теоремы Гюйгенса-Штейнера, получаем:
. (10.54)
Решением уравнения является значение:
. Тогда
,
. (10.55)
В приведенном выводе существенно, что стержень является тонким (коэффициент
один и тот же для всех частей стержня).
Рассмотрим момент инерции однородной прямоугольной пластинки и однородного параллелепипеда. Пусть координатные оси
и
проходят через центр пластинки
(пластинка имеет ширину
и высоту
) и параллельны ее сторонам (см. Рис. 10.8). Представим себе, что все вещество пластинки смещено параллельно оси
и сконцентрировано на оси
. При таком смещении все расстояния материальных точек до оси
не изменятся, т.е. не изменится и момент инерции
относительно оси
. Но в результате смещения пластинка перейдет в бесконечно тонкий стержень длиной
, момент инерции которого относительно точки
равен:
. (10.56)
Аналогично имеем:
. (10.57)
Для плоского распределения масс ранее было получено соотношение:
. (10.58)
Задача 2. Найти амплитуду и начальную фазу гармонического колебания, полученного от сложения одинаково направленных гармонических колебаний, данных уравнениями: x1 = 0,02cos (5πt + π/2) м и x2 = 0,03cos (5πt + π/4) м. Построить векторную диаграмму сложения амплитуд.
Дано: x1 = 0,02cos (5πt + π/2)
x2 = 0,03cos (5πt + π/4)
Найти: А, α. Дать векторную диаграмму.