ВУЗы и колледжи

Помогите решить задачу по физике, пожалуйста

Обруч массой m = 0.3 кг и радиусом R = 0.5 м привели во вращение, сообщив ему энергию вращательного движения 1200 Дж, и отпустили на пол так, что его ось вращения оказалась параллельной плоскости пола. Какую кинетическую энергию вращательного движения имел обруч, когда начал движение без проскальзывания, если сила трения совершила работу, равную 800Дж ?
Aset Aset
Aset Aset
96
Когда обруч поставили, его угловая скорость стала уменьшаться, а поступательная увеличиваться, пока не было достигнуто условие V = w R. Т. е. во время движения с проскальзыванием V < w R, а это значит, что точка обруча, которая прикасалась к полу, всегда двигалась относительно пола в направлении, противоположном силе трения. Значит работа силы трения всегда была отрицательной. Это означает, что энергия обруча в момент, когда он перестал скользить E2 = E1 - Aтр = 1200(Дж) - 800(Дж) = 400 (Дж).
Кинетическая энергия обруча складывается из энергии поступательного движения Eп = (m/2) v^2 и вращательного движения Eвр = (m/2) R^2 w^2 при условии wR = v (в момент прекращения скольжения и далее).
E2 = Eп + Eвр = (m/2) v^2 + (m/2) R^2 w^2 = m R^2 w^2 = 2 Eвр
То есть Eвр = E2/2 = 200(Дж).
Оля ...
Оля ...
82 574
Лучший ответ
Работа равна изменению кинетической энергии тела: А = W2 –W1.По условию задачи начальная кинетическая энергия обруча равна W = 1200 Дж. Конечная кинетическая энергия обруча при движении параллельно плоскости пола складывается из суммы кинетических энергий поступательного и вращательного движения: W2 = mv2/2 + I ω2/2, гдеv – линейная скорость, ω – угловая скорость, ω =v/R, I – момент инерции. Для обруча I = m R2. После подстановки этих формул получим:

W2 = mv2 /2 + m R2 ·(v / R)2 /2 =2(mv2 /2). По условию задачи кинетическая энергия поступательного движения mv2 / 2 = 200 Дж. Тогда конечная кинетическая энергия обруча равна W2 = 2·200 = 400 Дж. Следовательно, работа силы трения по модулю равна: А =│400-1200│=800 Дж.