На однородный цилиндр массой 3 кг и радиусом 0,22 м намотали шнур, к концу  которого привязан груз массой 2 кг. Сколько оборотов сделает цилиндр за  время, равное 3,14 с после начала движения системы?
от

1 Ответ

Дано:  
Масса цилиндра (m1) = 3 кг  
Радиус цилиндра (r) = 0,22 м  
Масса груза (m2) = 2 кг  
Время (t) = 3,14 с  

Найти:  
Количество оборотов цилиндра  

Решение:  
Сначала найдем момент инерции цилиндра относительно его оси вращения, который равен I = (1/2) * m1 * r^2.  
Подставляем значения:  
I = (1/2) * 3 * 0,22^2 = 0,0726 кг * м^2  

Затем найдем момент инерции системы относительно оси вращения, равный I' = I + m2 * r^2.  
Подставляем значения:  
I' = 0,0726 + 2 * 0,22^2 = 0,2886 кг * м^2  

Далее найдем угловое ускорение системы, используя второй закон Ньютона для вращающегося тела:  
τ = I' * α, где τ - момент силы натяжения шнура.  
Момент силы натяжения шнура равен τ = m1 * g * r, где g - ускорение свободного падения.  
Подставляем значения:  
τ = 3 * 9,81 * 0,22 = 6,4536 Н * м  
6,4536 = 0,2886 * α  
α = 22,36 рад/с^2  

Найдем угловую скорость цилиндра через угловое ускорение:  
ω = α * t  
Подставляем значения:  
ω = 22,36 * 3,14 = 70,2864 рад/с  

Теперь найдем количество оборотов цилиндра за время t, используя формулу для связи угловой скорости с угловым перемещением:  
θ = ω * t / (2π)  
Подставляем значения:  
θ = 70,2864 * 3,14 / (2 * 3,14) = 35,1432 оборота  

Ответ:  
Цилиндр сделает 35 оборотов за время, равное 3,14 с после начала движения системы.
от