Welche Kraft übt ein Drehmoment aus?

Angenommen, eine horizontale Scheibe, die in der Mitte befestigt ist und eine senkrecht zur Ebene verlaufende vertikale Welle hat, dreht sich mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit, und in der Mitte sitzt zunächst ein Insekt. Das Insekt beginnt sich dann radial nach außen zu bewegen. Aus der Erhaltung des Drehimpulses des Systems Insekt + Scheibe können wir feststellen, dass die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe abnimmt, wenn das Trägheitsmoment des Insekts in Bezug auf die Achse zunimmt. Meine Frage hier ist, dass, wenn wir nur die Scheibe ohne das Insekt als System (oder als einzelnes rotierendes Objekt) sehen, sich die Winkelgeschwindigkeit davon geändert hat und daher definitiv ein externes Drehmoment auf die Scheibe gewirkt hat. Welche Kraft hat dieses Drehmoment erzeugt?

Ich habe versucht, darüber nachzudenken - Wenn wir sagen, dass sich das Insekt fortbewegt X Achse und die Rotationsachse ist die z Achse sollte das Gewicht des Insekts kein Drehmoment verursachen, da das Kreuzprodukt aus Entfernung und Gewicht des Insekts darin liegt j Achse, während wir ein Drehmoment um die z-Achse benötigen. Daher muss es eine Kraft entlang der y-Achse geben, was kann eine solche Kraft sein? Kann mir jemand bei der Analyse der Bewegung und Dynamik hier draußen helfen?

Man kann ein einzelnes Objekt nicht als System bezeichnen
@Anusha Vielleicht habe ich terminologisch falsche Wörter verwendet. Aber ich wollte damit sagen, ob es ein Objekt oder ein rotierendes System ist, warum ändert sich die Winkelgeschwindigkeit - wer hat das Drehmoment ausgeübt?
Wenn ein Drehmoment ausgeübt worden wäre, hätten Sie die Drehimpulserhaltung nicht verwenden können, da Sie sie hier verwenden, sodass das Nettodrehmoment 0 ist
Beim Insekt+Scheibe-System gibt es kein äußeres Drehmoment. Daher bleibt im System Scheibe+Insekt der Drehimpuls erhalten. Aber siehe in Bezug auf die Scheibe, bei der das Insekt vernachlässigt wird, das Trägheitsmoment der Scheibe bleibt gleich, aber die Winkelgeschwindigkeit ändert sich immer noch. Sie werden definitiv sehen, dass sich der Drehimpuls nur der Scheibe ändert.
Wenn die Fliege gezwungen wird, auf einer Rille zu laufen, liefert die Seitenlast das Drehmoment, und es sollte auch vom Drehpunkt zu spüren sein.

Antworten (1)

Daher muss es eine Kraft entlang der y-Achse geben, was kann eine solche Kraft sein?

Reibung ist diese Kraft. Es beschleunigt den Käfer, wenn er sich tangential zu schneller bewegenden Teilen des Rings bewegt. Dies führt zu einer äquivalenten und entgegengesetzten Kraft, die den Ring verlangsamt. Im Rahmen der Scheibe wirkt die Reibung der fiktiven Coriolis-Kraft entgegen.

Tangential schneller? Wird der Ring nicht auch langsamer? Aus diesem Grund nimmt der Drehimpuls des Käfers immer zu, obwohl der Ring langsamer wird.

Der Gesamtdrehimpuls des Systems sei 'L', was es = ICH S j S T e M ω S j S T e M also die Winkelgeschwindigkeit des Käfers als Funktion des Abstands von der Achse (r):

L M R 2 2 + M R 2
Unter der Annahme, dass Ring und Käfer die gleiche Masse haben, um die Berechnung zu vereinfachen.

Der Drehimpuls des Fehlers wird sein

L M R 2 2 + M R 2 M R 2
L R 2 R 2 2 + R 2
Die Scheibe habe einen Radius von 5 und einen Gesamtdrehimpuls von 10, alles in ihren SI-Einheiten. Grafisches Ergebnis:

Die blaue Linie stellt r = 5 dar, was der Radius der Scheibe ist, und dort hört der Fehler auf. Beachten Sie, wie der Drehimpuls ständig zunimmt. Jetzt ein Graph, wie der Drehimpuls der Scheibe variiert (grün):Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nun, danke, aber ich habe einen kleinen Zweifel. Wenn sich das Insekt von der Mitte wegbewegt, gibt es definitiv eine ständig zunehmende Reibung, die radial nach innen wirkt (dessen Drehmoment null ist); Ohne diese Kraft wäre die Kraft für eine Kreisbewegung nicht ausreichend und das Insekt fliegt tangential heraus. Wenn wir normalerweise auf der Straße gehen, geben wir Reibung, die nur entlang einer Achse wirkt. Würde es in einem Rotationsreferenzrahmen Reibung entlang zweier Achsen geben oder nur um eine? Wenn es tangentiale Reibung gibt, was ist ihre Bedeutung - ich meine, was wäre die Bewegung ohne diese tangentiale Reibung?
Ohne Reibungskraft bleibt das Insekt dort, wo es ist. Es fliegt tangential heraus, wenn die Kraft plötzlich weggenommen wird. Zwei Achsen, wenn die Scheibe beschleunigt (in unserem Fall verzögert). Die letzte Frage (Fehler bewegt sich auf der Scheibe nur mit radialer Reibung) scheint mir sehr interessant zu sein, kann mich nicht darum kümmern. Leider habe ich morgen einen Test, habe keine Zeit, darüber nachzudenken, muss vielleicht eine ganze Nacht durchziehen. Sie können es als separate Frage stellen, wenn Sie möchten.
Der Käfer würde beginnen, relativ zu dem, was er als den geraden radialen Weg betrachten würde, seitwärts zu rutschen (oder vielleicht zu stolpern). Das ist der Coriolis-Effekt.
Welche Kraft übt ein Drehmoment aus?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v