Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

\[ I = \frac{1}{2}mR^2 = \frac{1}{2}\cdot 100\,\text{kg}\cdot (0{,}1\,\text{m})^2 = 0{,}5\,\text{kg}\cdot\text{m}^2 \]\[ M = RF = 0{,}1\,\text{m}\cdot 10\,\text{N} = 1\,\text{N}\cdot\text{m} \]\[ I\alpha = M \Rightarrow \alpha = \frac{M}{I} = \frac{1\,\text{N}\cdot\text{m}}{0{,}5\,\text{kg}\cdot\text{m}^2} = 2\,\text{rad/s}^2 \]\[ \omega = \alpha t = 2\,\text{rad/s}^2\cdot 10\,\text{s} = 20\,\text{rad/s} \]

Детаљно решење

Корак 1: Познато и тражено

Познато: маса диска: \( m = 100\,\text{kg} \) полупречник диска: \( R = 10\,\text{cm} = 0{,}1\,\text{m} \) сила на ободу (тангенцијална): \( F = 10\,\text{N} \) време: \( t = 10\,\text{s} \) почетна угаона брзина: \( \omega_0 = 0 \) Тражи се: \( \alpha = ? \), \( \omega = ? \) Решење:

Корак 2: Момент инерције диска

Диск је хомоген, а оса пролази кроз његово тежиште нормално на површ диска. Зато је: \[ I = \frac{1}{2}\,m R^{2} \] \[ I = \frac{1}{2}\cdot 100\,\text{kg}\cdot (0{,}1\,\text{m})^{2} = 50\,\text{kg}\cdot 0{,}01\,\text{m}^2 = 0{,}5\,\text{kg}\cdot\text{m}^2 \]

Корак 3: Момент силе

Сила делује тангенцијално на обод, па је њен крак једнак полупречнику \( R \): \[ M = R\,F = 0{,}1\,\text{m}\cdot 10\,\text{N} = 1\,\text{N}\cdot\text{m} \]

Корак 4: Угаоно убрзање

Из основног закона динамике ротације \( I\alpha = M \) добијамо: \[ \alpha = \frac{M}{I} = \frac{1\,\text{N}\cdot\text{m}}{0{,}5\,\text{kg}\cdot\text{m}^2} = 2\,\text{rad/s}^2 \]

Корак 5: Угаона брзина после 10 s

Диск је мировао (\( \omega_0 = 0 \)), а убрзање је константно, па је: \[ \omega = \alpha\, t = 2\,\text{rad/s}^2\cdot 10\,\text{s} = 20\,\text{rad/s} \]

Кратак запис решења:

\[ I = \frac{1}{2}mR^2 = 0{,}5\,\text{kg}\cdot\text{m}^2,\quad M = RF = 1\,\text{N}\cdot\text{m} \] \[ \alpha = \frac{M}{I} = \frac{1}{0{,}5} = 2\,\text{rad/s}^2 \] \[ \omega = \alpha t = 2\cdot 10 = 20\,\text{rad/s} \]

Најважније из лекције

Кроз примере из динамике ротационог кретања примењују се: момент инерције хомогеног диска (ваљка) у односу на осу кроз тежиште \( I = \tfrac{1}{2} m R^{2} \); момент силе која делује тангенцијално на обод \( M = R\,F \); основни закон динамике за ротацију \( I\alpha = M \), одакле је угаоно убрзање \( \alpha = \dfrac{M}{I} \), а угаона брзина \( \omega = \alpha\,t \); веза угаоног и транслаторног убрзања \( a = \alpha\,R \). За систем ваљак + окачено тело важи \( m g - T = m\,a \) и \( T R = I\alpha \), па је \( a = \dfrac{m}{\,m + \tfrac{1}{2} m_в\,}\,g \). Момент спрега је \( M = d\,F \).
\[ I = \frac{1}{2} m R^{2} \qquad M = R\,F \qquad I\alpha = M \quad\Rightarrow\quad \alpha = \frac{M}{I}, \quad \omega = \alpha\,t \]
За хомоген диск (ваљак) момент инерције у односу на осу кроз тежиште је \( I = \tfrac{1}{2} m R^{2} \); момент силе тангенцијалне на обод је \( M = R\,F \).
Пример: диск масе \( m = 100\,\text{kg} \), \( R = 10\,\text{cm} \), сила \( F = 10\,\text{N} \) даје \( \alpha = 2\ \tfrac{\text{rad}}{\text{s}^2} \), а после \( 10\,\text{s} \) угаону брзину \( \omega = 20\ \tfrac{\text{rad}}{\text{s}} \).
За тело окачено о канап намотан на ваљак пишу се два закона динамике — за тело (транслација) и за ваљак (ротација), уз везу \( a = \alpha\,R \):
\[ m g - T = m\,a \qquad T R = I\alpha \quad\Rightarrow\quad a = \frac{m}{\,m + \tfrac{1}{2} m_в\,}\,g \]
Елиминацијом силе затезања \( T \) добија се убрзање тела које зависи и од масе ваљка.
\[ M = d\,F \]
Пример: две силе интензитета \( F = 100\,\text{N} \) на растојању \( d = 2\,\text{m} \) дају момент спрега \( M = d\,F = 200\,\text{N·m} \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: