
Горизонтально расположенный деревянный стержень массой 0,8 кг и длиной 1,8 м
может вращаться вокруг перпендикулярной к нему вертикальной оси, проходящей через
его середину. В конец стержня попадает пластмассовый шарик массой 3 г, летящий
перпендикулярно к оси и к стержню со скоростью 50 м/с. Определить угловую скорость
стержня после удара, если считать, что шарик упруго отскакивает обратно от стержня
почти с той же скоростью 50 м/с
Ответы на вопрос

Чтобы решить задачу, воспользуемся законами сохранения момента импульса, так как в данной системе нет внешних сил, действующих на ось вращения. Нам нужно определить угловую скорость стержня после того, как пластмассовый шарик, упруго отскочив, ударился о стержень.
Дано:
- Масса стержня
- Длина стержня
- Масса шарика
- Скорость шарика до удара
- Скорость шарика после удара (упругий удар) приблизительно равна (противоположного направления).
Решение:
Момент инерции стержня относительно вертикальной оси
Поскольку ось вращения проходит через середину стержня и перпендикулярна ему, момент инерции для стержня можно найти по формуле для стержня с осью вращения в центре:Подставим значения:
Момент инерции системы до удара
До удара стержень неподвижен, а шарик летит перпендикулярно к оси вращения и к стержню, создавая момент импульса относительно оси вращения. Момент импульса для шарика рассчитывается как:Подставим значения:
Изменение момента импульса при упругом ударе
При упругом ударе шарик отскакивает с той же скоростью, но в противоположном направлении. Это означает, что его конечный момент импульса после удара будет:Разница в моменте импульса шарика до и после удара составляет .
Применение закона сохранения момента импульса
Поскольку начальный момент импульса стержня равен нулю, весь момент импульса, возникший в результате удара, пойдет на вращение стержня. Таким образом, момент импульса стержня после удара равен .Вычисление угловой скорости стержня
Момент импульса стержня после удара можно также записать как произведение его момента инерции на угловую скорость:Отсюда угловая скорость:
Ответ:
Угловая скорость стержня после удара составит примерно .
Похожие вопросы









Топ вопросов за вчера в категории Физика









Последние заданные вопросы в категории Физика





-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili