Полый диск  внешним диаметром D=0.25 и внутренним диаметром 0.1, массой  =1.7 катится без проскальзывания с постоянной  скоростью 1.7. Определить его кинетическую энергию.
от

1 Ответ

дано:  
внешний диаметр D = 0.25 м  
внутренний диаметр d = 0.1 м  
масса диска m = 1.7 кг  
скорость v = 1.7 м/с  

найти:  
кинетическую энергию E.

решение:  
Кинетическая энергия вращающегося и движущегося тела состоит из двух частей:  
1. Кинетическая энергия поступательного движения.  
2. Кинетическая энергия вращения.

1. Кинетическая энергия поступательного движения:  
E_trans = (1/2) * m * v².  

Подставим значения:  
E_trans = (1/2) * 1.7 кг * (1.7 м/с)²  
= 0.5 * 1.7 * 2.89  
≈ 2.44865 Дж.  

2. Кинетическая энергия вращения:  
Для полого диска радиус R можно взять как средний радиус между внутренним и внешним диаметрами:  
R = (D + d) / 4 = (0.25 + 0.1) / 4 = 0.0875 м.  

Момент инерции I полого диска относительно оси, проходящей через центр:  
I = (m/2) * (R_outer² + R_inner²), где R_outer = D/2 и R_inner = d/2.  
R_outer = 0.25 / 2 = 0.125 м,  
R_inner = 0.1 / 2 = 0.05 м.  

Подставляем в формулу для момента инерции:  
I = (1.7 / 2) * ((0.125)² + (0.05)²)  
= 0.85 * (0.015625 + 0.0025)  
= 0.85 * 0.018125  
≈ 0.01543 кг·м².  

Кинетическая энергия вращения:  
E_rot = (1/2) * I * ω²,  
где ω = v / R.  

Сначала найдем ω:  
ω = v / R = 1.7 / 0.0875 ≈ 19.42857 рад/с.  

Теперь подставим в формулу для кинетической энергии вращения:  
E_rot = (1/2) * 0.01543 * (19.42857)²  
≈ 0.5 * 0.01543 * 377.4286  
≈ 2.91253 Дж.  

Теперь суммируем обе части:  
E_total = E_trans + E_rot  
= 2.44865 + 2.91253  
≈ 5.36118 Дж.  

ответ:  
Кинетическая энергия диска составляет примерно 5.36 Дж.
от