Объяснение:
Задание. Исследовать скатывание цилиндров и шара по наклонной плоскости.
Примечание: если цилиндр или шар скатывается по наклонной плоскости, расположенной под небольшим углом к горизонту, то скатывание происходит без проскальзывания. Если угол наклона плоскости превысит некоторое предельное значение, то скатывание будет происходить с проскальзыванием.
При выполнении задания необходимо определить тот предельный угол, при котором скатывание тел начнет происходить с проскальзыванием. По результатам исследования составить отчет, в котором отразить методику исследования, предоставить таблицу результатов наблюдений и дать объяснение, почему при угле, превышающем некоторое значение, скатывание тел происходит с проскальзыванием.
Кроме того, в задачу входит определение момента инерции цилиндров и шара no результатам наблюдений скатывания их с наклонной плоскости.
Краткая теория
Положим, цилиндр катится по наклонной плоскости без скольжения. На цилиндр действуют внешние силы: сила тяжести , сила трения , и сила реакции со стороны плоскости . Движение рассматриваем как поступательное со скоростью, равной скорости центра масс, и вращательное относительно оси, проходящей через центр масс.
Уравнение для движения центра масс шара (цилиндра)
или в скалярном виде в проекциях:
на ось OX: .
на ось ОУ:
Уравнение моментов относительно оси
.
При отсутствии проскальзывания
.
Найдем ускорение, которое приобретает цилиндр под действием указанных сил. Оно может быть найдено путем использования выражения для кинетической энергии катящегося тела
, (1)
где - масса шара (цилиндра), - скорость поступательного движения центра масс, - момент инерции шара, относительно оси вращения, - угловая скорость вращения, относительно оси вращения.
Изменение кинетической энергии тела равно работе внешних сил, действующих на тело. Элементарная работа силы трения и реакции, плоскости равна нулю, т.к. линии действия их проходят через мгновенную ось вращения ( ). Следовательно, изменение кинетической энергии тела происходит только за счёт работы силы тяжести
(2)
или проинтегрировав выражение (2) в пределах от до , получим,
где - кинетическая энергия тела в конце наклонной плоскости, - начальная энергия (кинетическая) тела, ; - длина наклонной плоскости, тогда энергия тела
, (3)
откуда
. (4)
Поступательное движение тела по наклонной плоскости происходит равноускоренно, поэтому можно записать
, (5)
где - конечная скорость центра масс в конце наклонной плоскости, - начальная скорость, она равна нулю, поэтому
, (6)
так как
(7)
Выражение (4) с учетом (6) и (7) может быть записано
, (8)
где – ускорение поступательного движения тела при скатывании по наклонной плоскости.
Так как это равноускоренное движение с начальной скоростью , то можно записать или , подставляя значение а в (8) окончательно получим
, (9)
где - время скатывания тела по наклонной плоскости, - радиус шара (цилиндра), - масса шара (цилиндра), - угол наклона плоскости к горизонту, - длина наклонной плоскости.
Измерив указанные выше величины, можно вычислить момент инерции скатывающегося цилиндра. Он может быть сплошным, пустотелым, с канавками на его образующей поверхности и т.д. Формула (9): справедлива и для цилиндров и для шара.
Эксперимент с каждым из тел проводить не менее трех раз. Результаты наблюдений и вычислений занести в таблицу 1.
Таблица 1
№ п/п Форма скатывающегося тела Масса , кг Радиус , м Длина наклонной плоскости (м) Время скатывания, с Момент инерции , кг·м2
Поделитесь своими знаниями, ответьте на вопрос:
При делении ядер урана U92235 освобождается энергия 200 МэВ, причём 86 % этой энергии приобретают осколки деления. Считая, что этими осколками являются ядра лантана La57141 и брома Br3592 и что импульсы их по модулю одинаковы, найди энергию осколков. (ответ округли до целых.) энергия лантана — МэВ. Энергия брома — МэВ.
*・゜゚(^O^)↝╰( ・ ᗜ ・ )➝⟵(๑¯◡¯๑)←(*꒪ヮ꒪*)(☞^o^) ☞´◔‿ゝ◔`)━☞←(*꒪ヮ꒪*)←(*꒪ヮ꒪*)´◔‿ゝ◔`)━☞(☉。☉)!→←(*꒪ヮ꒪*)(☉。☉)!→´◔‿ゝ◔`)━☞(☞^o^) ☞´◔‿ゝ◔`)━☞ԅ( ͒ ͒ )ᕤ⟵(๑¯◡¯๑)←(>▽<)ノԅ( ͒ ͒ )ᕤ(☉。☉)!→╰( ・ ᗜ ・ )➝←(*꒪ヮ꒪*)⟵(o_O) (*❛‿❛)→(☞^o^) ☞ԅ( ͒ ͒ )ᕤ(?・・)σ(☞^o^) ☞(?・・)σ(☉。☉)!→(☞゚ヮ゚)☞(☉。☉)!→(☞゚ヮ゚)☞(☞゚ヮ゚)☞(*❛‿❛)→(☞゚ヮ゚)☞(*❛‿❛)→( ・ω・)☞(*❛‿❛)→( ・ω・)☞(*❛‿❛)→( ・ω・)☞(*❛‿❛)→(*❛‿❛)→( ・ω・)☞(*❛‿❛)→( ・ω・)☞╰( ・ ᗜ ・ )➝(☞゚ヮ゚)☞´◔‿ゝ◔`)━☞(˘・_・˘)(@_@;)(╬☉д⊙)⊰⊹ฺ(⊙_◎)(⊙_◎)(*・~・*)(@_@;)(─.─||)(^~^;)ゞ(^_^メ)(-_-;)・・・(-_-;)・・・(-_-;)・・・(´-﹏-`;)(-_-;)・・・(´-﹏-`;)(ー_ー゛)(´-﹏-`;)(ー_ー゛)(─.─||)(・–・;)ゞ(・–・;)ゞ(─.─||)(・–・;)ゞ(˘・_・˘)(─.─||)(˘・_・˘)(─.─||)(˘・_・˘)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(─.─||)(@_@;)(─.─||)(@_@;)(^~^;)ゞಠ_ಠಠ_ಠಠ_ಠಠ_ಠಠ∀ಠʕಠ_ಠʔಠ∀ಠಠ∀ಠʕಠ_ಠʔಠ∀ಠ[̲̅$̲̅(̲̅ ͡ಠ_ಠ)̲̅$̲̅]ಠ∀ಠ¯\_ಠ_ಠ_/¯¯\_ಠ_ಠ_/¯(ಠ_ಠ)━☆゚.*・。゚(ಠ_ಠ)━☆゚.*・。゚(ب_ب)(ಠ_ಠ)━☆゚.*・。゚(ب_ب)(ಠ_ಠ)━☆゚.*・。゚(ب_ب)(ಠ_ಠ)━☆゚.*・。゚(ب_ب)(눈‸눈)(ب_ب)(눈‸눈)(ب_ب)(눈‸눈)(ب_ب)(눈‸눈)(ب_ب):-[:-P:-P:-[}:‑);-)}:‑);):-|(TT):'((TT):'(:-[:'(:'((*_*):'(:-|(*_*)(TT):'((*_*):-|;-)}:‑):,-)o:-):,-)(^^):,-)o:-)(TT)O_o(*_*)O_o(*_*)(*_*)O_o:0O_o(*_*)O_o(TT)O_o(TT)=_=(TT)=_=(TT)(TT)=_=(TT):-[:-\=_=:-\=_==_=:-|:-[:-|=_=:-|=_=:-|=_=:-|=_=:-|:-|:-[:-|=_=:-|:-|:-[:-|:-[:-|=_=:-|:-|(´ε` ) ♥╣[-_-]╠♥꒰⑅ᵕ༚ᵕ꒱˖♡♥╣[-_-]╠♥꒰⑅ᵕ༚ᵕ꒱˖♡♥╣[-_-]╠♥(●♡∀♡)♡(ӦvӦ。)(♡ω♡ ) ~♪♡(ӦvӦ。)(。・//ε//・。)♥╣[-_-]╠♥(~ ̄³ ̄)~(ʃƪ^3^)(~ ̄³ ̄)~(๑˙❥˙๑)(~ ̄³ ̄)~(●’3)♡(ε`●)(~ ̄³ ̄)~(~ ̄³ ̄)~(●’3)♡(ε`●)(~ ̄³ ̄)~(●’3)♡(ε`●)(。・//ε//・。)(๑˙❥˙๑)(。・//ε//・。)(´ε` ) ♥╣[-_-]╠♥(。・//ε//・。)♥╣[-_-]╠♥(。・//ε//・。)(。・//ε//・。)♥╣[-_-]╠♥(。・//ε//・。)♥╣[-_-]╠♥(。・//ε//・。)♥╣[-_-]╠♥(。・//ε//・。)♥╣[-_-]╠♥(´∩。• ᵕ •。∩`) ♥╣[-_-]╠♥(。・//ε//・。)♥╣[-_-]╠♥(´∩。• ᵕ •。∩`) ♥╣[-_-]╠♥♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) (´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)(。・//ε//・。)♡(ӦvӦ。)(。・//ε//・。)(´∩。• ᵕ •。∩`) ♡(ӦvӦ。)♡(ӦvӦ。)(´∩。• ᵕ •。∩`) (´∩。• ᵕ •。∩`) ♥╣[-_-]╠♥(´∩。• ᵕ •。∩`) ♥╣[-_-]╠♥(´ε` ) (´∩。• ᵕ •。∩`) (。・//ε//・。)(。・//ε//・。)(〃゚3゚〃)(〃゚3゚〃)(。・//ε//・。)(〃゚3゚〃)(。・//ε//・。)(◕દ◕)(。・//ε//・。)(◕દ◕)(。・//ε//・。)(。・//ε//・。)(◕દ◕)(◕દ◕)(。・//ε//・。)(。・//ε//・。)(◕દ◕)(´∩。• ᵕ •。∩`) (•ө•)♡꒰⑅ᵕ༚ᵕ꒱˖♡(•ө•)♡(•ө•)♡( ◜‿◝ )♡(◍•ᴗ•◍)❤(•ө•)♡(•ө•)♡(◍•ᴗ•◍)❤(•ө•)♡(◍•ᴗ•◍)❤(•ө•)♡(◍•ᴗ•◍)❤♡(ӦvӦ。)(ʃƪ^3^)(~ ̄³ ̄)~