Ändert sich das Trägheitsmoment?

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Ich arbeite gerade an einer Übungsaufgabe für meine bevorstehende Prüfung und habe Schwierigkeiten, mich mit dem Trägheitsmoment zurechtzufinden.

Wenn der Ball Masse hat M und dreht sich mit Geschwindigkeit im Kreis v 0 dann kann ich den Drehimpuls bestimmen.

L = M ( R 0 × v 0 )

Angenommen, jemand zieht an der Schnur, bis die Kugel den Kreis mit Radius umrundet R 0 2 . Was ist seine neue Geschwindigkeit?

Ich nahm an, dass der Drehimpuls erhalten bleibt (ich bin mir da nicht sicher).

L 1 = L 2 M ( R 0 × v 0 ) = M ( R 0 2 × v 1 )

R 0 × v 0 = R 0 2 × v 1 | R 0 | | v 0 | Sünde ( a ) = | R 0 2 | | v 1 | Sünde ( a )

Ich bin auch davon ausgegangen, dass der Winkel zwischen beliebigen R Und v würde sich nicht ändern (da bin ich mir auch nicht sicher)

v 1 = 2 v 0

Dies würde bedeuten, dass der halbe Radius die doppelte Geschwindigkeit impliziert. Ich bin etwas verwirrt darüber, weil v = ω R sagt mir, dass die Geschwindigkeit die Hälfte der ursprünglichen Geschwindigkeit sein sollte, es sei denn ω hat sich verändert. Das bringt mich zurück zum Trägheitsmoment. Hat sich das Trägheitsmoment geändert, als der Ball abging R 0 Zu R 0 2 ? Dies würde die Änderung der Winkelgeschwindigkeit seitdem erklären L = ICH ω .

Antworten (1)

Das Trägheitsmoment hat sich tatsächlich geändert, da es im Allgemeinen so ist M R 2 , also den Abstand variieren R von der Achse variiert das Trägheitsmoment. Das passiert mit Schlittschuhläufern, wenn sie sich drehen und ihre Arme zusammenziehen https://www.youtube.com/watch?v=AQLtcEAG9v0 . Sie ändern ihr Trägheitsmoment unter Beibehaltung des erworbenen Drehimpulses, was zu einer anderen Winkelgeschwindigkeit führt.

Danke. Ich bin mir nicht sicher, aber wende ich nicht eine Art Kraft (Drehmoment?) An, wenn ich an der Saite ziehe Drehimpuls ist nicht erhalten?
nicht, wenn die Kraft radial ist, denn in diesem Fall F × R = 0 .
Ah ich sehe. Der Drehimpuls ändert sich also nur, wenn ein Drehmoment vorhanden ist? Und leiste ich keine Arbeit, wenn ich an der Schnur ziehe? Wenn ja, würde das nicht auch bedeuten, dass eine äußere Kraft auf das System einwirkt? Tut mir leid, dass ich so viele Fragen stelle, aber dieses Thema verwirrt mich so sehr.
Ja M = F × R = L ˙ . Es gibt eine äußere Kraft, die an der Schnur zieht, aber das System ist so konstruiert, dass diese Kraft radial wirkt und den Drehimpuls nicht ändert.