Pytania
10.1 Zmienne opisujące ruch obrotowy
Zegar wisi na ścianie. Jaki jest kierunek i zwrot wektora prędkości kątowej wskazówki sekundowej?
Jaka jest wartość przyspieszenia kątowego wskazówki minutowej zegara na ścianie?
Kij baseballowy jest obracany wokół jednego z jego końców. Czy wszystkie punkty na kiju mają tę samą prędkość kątową oraz taką samą prędkość styczną?
Wskazówki licznika obracają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, gdy patrzysz na niego z góry. Jaki będzie kierunek i zwrot wektora przyspieszenia kątowego wskazówek w czasie zwiększania prędkości kątowej wskazówek?
10.2 Obroty ze stałym przyspieszeniem kątowym
Jeżeli przyspieszenie kątowe obracającego się ciała sztywnego ma stałą wartość, to jaką funkcją czasu jest jego prędkość kątowa?
Jeżeli przyspieszenie kątowe obracającego się ciała sztywnego ma stałą wartość, to jaką funkcją czasu jest jego położenie kątowe?
Jeżeli przyspieszenie kątowe obracającego się ciała sztywnego jest równe zero, to jaką funkcją czasu jest jego prędkość kątowa?
Kij o znikomo małej masie, do którego obu końców przyczepiono ciężarki, obraca się ze stałą prędkością kątową wokół osi przechodzącej przez jego środek. Czy całkowite przyspieszenie tego układu może być równe zero, jeżeli prędkość kątowa kija jest stała?
10.3 Związek między wielkościami w ruchach obrotowym i postępowym
Wyjaśnij, dlaczego przyspieszenie dośrodkowe zmienia kierunek prędkości w ruchu po okręgu, lecz nie zmienia jego wartości.
Dlaczego w ruchu po okręgu przyspieszenie styczne może zmieniać wartość prędkości, ale nie jej kierunek? Uzasadnij swoją odpowiedź.
Załóżmy, że kawałek marchewki znajduje się na obrzeżu płyty obrotowej kuchenki mikrofalowej. Czy doświadcza on działania przyspieszenia stycznego, przyspieszenia dośrodkowego, czy też obu, gdy:
- Płyta zaczyna wirować szybciej?
- Płyta obraca się ze stałą prędkością kątową?
- Płyta powoli zatrzymuje się?
10.4 Moment bezwładności i energia kinetyczna w ruchu obrotowym
Gdyby na orbicie wokół Słońca umieszczono by dodatkowo inną planetę o rozmiarach takich jak Ziemia, to czy moment bezwładności Układu Słonecznego by wzrósł, zmalał czy pozostał bez zmian?
Jednorodna kula obraca się ze stałą prędkością kątową wokół osi przechodzącej przez jej środek. Sfera o tej samej masie i promieniu obraca się wokół jej osi symetrii przechodzącej przez środek sfery, z taką samą prędkością kątową jak kula. Który obiekt ma większą energię kinetyczną ruchu obrotowego?
10.5 Obliczanie momentu bezwładności
Jeśli dziecko idzie w kierunku środka karuzeli, to moment bezwładności wzrasta czy maleje?
Dyskobol, zanim wypuści dysk, obraca się trzymając dysk w dłoni. (a) Jak zmieni się jego moment bezwładności po wypuszczeniu dysku? (b) Jak dobre przybliżenie należy zrobić, aby obliczyć moment bezwładności dyskobola i dysku?
Czy zwiększenie liczby łopatek śruby napędowej zwiększa czy zmniejsza moment bezwładności? Dlaczego?
Moment bezwładności długiego pręta obracającego się wokół osi przechodzącej przez jeden z jego końców i prostopadłej do jego długości wynosi . Dlaczego ten moment bezwładności jest większy niż gdyby umieścić masę punktową w odległości równej odległości środka masy pręta od osi obrotu () (tzn. )?
Dlaczego moment bezwładności obręczy o masie i promieniu jest większy niż moment bezwładności tarczy, która ma tę samą masę i promień?
10.6 Moment siły
Podaj przykład, w którym moment siły o małej wartości jest duży oraz przykład małego momentu siły mimo dużej wartości.
Przy zmniejszaniu masy roweru wyścigowego największą korzyść uzyskujemy redukując masę opon i obręczy kół. Dlaczego pozwala to kolarzowi osiągnąć większe przyspieszenia niż identyczne zmniejszenie masy ramy roweru?
Czy moment pojedynczej siły może być zerowy?
Czy może wystąpić sytuacja, gdy siła wypadkowa kilku sił jest różna od zera, a wypadkowy moment tych sił jest równy zero?
Czy może wystąpić sytuacja, gdy siła wypadkowa kilku sił jest równa zero, a wypadkowy moment tych sił jest różny od zera?
Czy w wyrażeniu wartość może mieć mniejszą wartość niż jej ramię? Czy może być ona równa wartości jej ramienia?
10.7 Druga zasada dynamiki dla ruchu obrotowego
Jeśli mamy zamiar zatrzymać obracający się kołowrotek działając na niego stałą siłą, to gdzie na kole należy przyłożyć siłę, aby uzyskać maksymalne przyspieszenie (opóźnienie)?
Pręt jest obracany wokół jednego z jego końców. Na pręt działają dwie siły i . W jakich warunkach pręt nie będzie się obracał?