Erhaltung des Drehimpulses in verschiedenen Fällen

Die Erhaltung des Drehimpulses kann angewendet werden, wenn kein externes Drehmoment auf das isolierte System wirkt. Mein Physiklehrer gibt mir jedoch eine Summe, die:

Dabei werden zwei Scheiben gegeneinander gedrückt, bis sie nicht mehr aufeinander rutschen. Ermitteln Sie die Winkelgeschwindigkeit der größeren Scheibe, wenn sie aufhört zu rutschen. Scheibe 1 (Masse M , Radius R ) und Scheibe 2 (Masse M / 2 , Radius 2 R ). Scheibe 1 hatte Winkelgeschwindigkeit ω anfänglich, während Scheibe 2 anfänglich in Ruhe war.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe versucht, das Gesetz der Erhaltung des Drehimpulses in diesem Fall anzuwenden, da es kein äußeres Drehmoment gibt , aber mein Lehrer sagt, dass der Drehimpuls nicht erhalten bleibt, da ein äußeres Drehmoment auf ihn wirkt . Ich verstehe nicht, was das externe Drehmoment in diesem Fall ist. Ich brauche die Antwort auf diese Frage nicht, aber den Grund, warum das Gesetz der Drehimpulserhaltung nicht angewendet werden kann, und welches äußere Drehmoment wirkt auf diesen Körper?

Antworten (1)

Schauen Sie sich das linke Diagramm an, das die beiden Reibungen mit gleicher Größe und entgegengesetzter Richtung aufweist. Kräfte (rot), die auf die Scheiben wirken.

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Es gibt keine äußeren Kräfte, aber auf jede Scheibe wirkt eine Nettokraft, und so erfährt der Massenmittelpunkt jeder Scheibe eine Translationsbeschleunigung.

Um diese Translationsbeschleunigung der Massenschwerpunkte der beiden Scheiben zu stoppen, müssen Kräfte (blau) auf die Achsen der Scheiben ausgeübt werden, und dies sind externe Kräfte für ein System, das nur aus den beiden Scheiben besteht.

Beachten Sie, dass es ähnliche Probleme gibt, wenn sich die beiden Scheiben eine gemeinsame Rotationsachse teilen.
In diesem Fall kann die Drehimpulserhaltung verwendet werden.

Ausgezeichnete Antwort, mein Herr! Genau wie beim Rollensystem, bei dem die an der Rolle befestigte Stütze eine gewisse Kraft ausübt, um sie in der Luft auszugleichen, liefern die Scharniere hier eine Kraft, um die Translationsbeschleunigung zu stoppen .
@Farcher Aber üben diese Kräfte ein Nettodrehmoment entlang der Rotationsachse aus? Ich meine, sollte ihr Drehmoment beim Durchgang durch die Achse nicht gleich Null sein, damit der Drehimpuls entlang der Rotationsachse erhalten bleibt?
Auf das Größensystem wirkt ein externes Drehmoment (aufgrund des blauen Paares). F ( R + 2 R ) = 3 F R und zwar gegen den uhrzeigersinn.
Erhaltung des Drehimpulses in verschiedenen Fällen
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