Основное уравнение динамики вращательного движения

Опыт показывает, что угловое ускорение, с которым вращается тело вокруг неподвижной оси, прямо пропорционально результирующему моменту всех действующих на тело сил и обратно пропорционально моменту инерции тела:

.(2.1.20)

Из (2.1.20) следует, что момент инерции – это мера инертности тела во вращательном движении. Чем больше момент инерции, тем труднее изменить угловую скорость тела.

Основное уравнение вращательного движения (2.1.20) играет для вращательного движения ту же роль, что и второй закон Ньютона (2.1.10) для поступательного движения. Сравнение уравнений позволяет провести аналогию между физическими величинами, характеризующими поступательное и вращательное движения. Студентам предлагается сделать это самостоятельно.

Контрольные вопросы

1 Дайте определения поступательного и вращательного движений. Приведите примеры.

2 Что называется материальной точкой? В каком случае Землю можно считать материальной точкой? В каком случае размеры Земли необходимо учитывать?

3 Дайте определения кинематических характеристик поступательного и вращательного движений.

4 В каком случае векторы угловой скорости и углового ускорения направлены в одну сторону? Когда эти векторы антипараллельны?

5 Как направлены векторы угловой скорости и углового ускорения минутной стрелки наручных часов?

6 Что такое сила? В чем заключается принцип суперпозиции сил?

7 Что такое масса тела? Какие свойства тела она характеризует?

8 Что такое импульс? Куда направлен импульс? В каких единицах он измеряется?

9 Сформулируйте законы Ньютона.

10 Является ли первый закон Ньютона следствием второго закона? Почему?

11 Дайте определения и приведите примеры инерциальных систем отсчета.

12 Дайте определения момента силы. Куда направлен момент силы? Что такое плечо силы?

13 Что такое момент инерции? В чем заключается физический смысл этой физической величины?

14 Сформулируйте теорему Штейнера. Относительно какой оси тело имеет самый маленький момент инерции?

15 Запишите и проанализируйте основное уравнение динамики вращательного движения. Сравните его со вторым законом Ньютона.

16 Проведите аналогию между физическими величинами, описывающими поступательное и вращательное движения.