Примеры о том, когда инерция приносит вред, а когда пользу

Полезно: Насаживание молотка, топора лопаты, фигурное катание вредно: резкий поворот, резкое торможение.

Объяснение:

W = Iω2/2 (энергия равна моменту инерции вращающейся системы помноженного на половину квадрата угловой скорости)

Когда человек сближает гири, у него, на самом деле, сгибаются ещё и руки в локтях. Поэтому момент инерции человека тоже меняется, но этим можно пренебречь.

W1 = I1 общ.ω12/2 // Кинетическая энергия вращения до сближения гирь.

W2 = I2 общ.ω22/2 // Кинетическая энергия вращения после сближения гирь.

I1 общ. = 2I1 + Iчеловека // I1 - момент инерции одной гири до сближенния.

I2 общ. = 2I2 + Iчеловека // I1 - момент инерции одной гири после сближенния.

ω1 = 2πν1

ω2 = 2πν2

ΔW = W2 - W1 = I2 общ.ω22/2 - I1 общ.ω12/2 = (2I2 + Iчеловека)2π2ν22 - (2I1 + Iчеловека)2π2ν12

И что теперь?! Мы знаем всё, кроме момента инерции человека. Как же быть?! А очень просто. В описанном действии сохраняется момент количества движения. Слыхали о таком? Так вот в соответсвии с законом о сохранении момента количесва движения можно записать:

I1&omega1 = I2&omega2 // Здесь слева и справа стоят выражения называемые моментом количества движения (или момент импульса, т.к. это одно и тоже: кол-во движения ~ импульс)

2π(2I1 + Iчеловека)&nu1 = 2π(2I2 + Iчеловека)&nu2

Iчеловека(&nu2-&nu1) = 2I1ν1 - 2I2ν2

Iчеловека = (2I1ν1 - 2I2ν2)/(&nu2-&nu1)

Начнём численные рассчёты.

Можно было бы посчитать в общем виде, но мы не на экзамене.

I1 = mr12 = md12/4 = 2·1.52/4 = 1.125 кг·м2

I2 = mr22 = md22/4 = 2·0.82/4 = 0.32 кг·м2

Iчеловека = (2·1.125·1 - 2·0.32·1.5)/(1.5 - 1) = 2.58 кг·м2 (Я сейчас подумал и решил сообщить о поправке. Это не момент инерции человека, а момент инерции всей вращающейся системы исключая гири, т.е. человека, скамейки, содержимого карманов и т.п.)

Досчитываем до конца.

ΔW = 2π2(ν22(Iчеловека + 2I2) - ν12(Iчеловека + 2I1)) = 2·3,142·(1.52(2.58 + 2·1.125) - 1·(2.58 + 2·0.32)) = 150.8 Дж.

ответ: На 150.8 джоулей.

1). Ток – это направленный поток зарядов. Количество электричества – это электрический заряд. Минимальное количество электричества – это минимальный заряд микрочастицы. Пока остановимся на одном электроне. 
2). Для электрической цепи не важно, какой «заряд» обеспечивает ток: ЭЛЕКТРОН, ПРОТОН, ИОН (в жидкости ион, в полупроводниках «дырка», в космосе – протон). 
3). В космосе найдется причина образования «заряда»: термоэлектронная эмиссия, выбивание заряженной частицы квантом света, распад и взаимодействие частиц. 
4). Природа может дать сюрпризы – микрочастицы с дробным зарядом и зарядом меньшим электрона (блондинкам).