Кинетическая энергия вращения

Рассмотрим абсолютно твердое тело, вращающееся около неподвижной оси z, проходящей через него (рис.21).

Рис. 21

Мысленно разобьем это тело на маленькие объемы с элементарными массами находящимися на расстоянии от оси вращения. При вращении твердого тела относительно неподвижной оси отдельные его элементарные объемы массами mi опишут окружности различных радиусов ri с различными линейными скоростями i.

Но так как мы рассматриваем абсолютно твердое тело, то угловая скорость вращения этих объемов одинакова:

. (4.2)

Кинетическую энергию вращающегося тела найдем как сумму ки­нетических энергий его элементарных объемов:

или

Используя выражение (4.2), получим

,

где J_z -момент инерции тела относитель­но оси z. Таким образом, кинетическая энергия вращающегося тела равна

. (4.3)

Из сравнения формулы (4.3) с выражением (3.4) для кинетической
энергии тела, движущегося поступательно следует, что момент инерции вращательного движения - мера инертности тела. Формула (4.3) справедлива для тела, вращающегося вокруг неподвиж­ной оси. В случае цилиндра, скатывающегося с наклонной плоскости без скольжения, энергия движения складывается из энергии вращения и энергии поступательного движения.

+ ,

где m - масса скатывающегося тела; v_с - скорость центра масс тела; J_c - момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр его масс; w - угловая скорость тела.

Дата добавления: 2014-11-16