角速度积分的物理意义

角速度积分的物理意义,第1张

物理意义:描述质点转过圆心角的快慢!

定义:在匀速圆周运动中,连接运动质点和圆心的半径转过的角度θ跟所用的时间的比值,就是质点运动的角速度!

表示ω=△θ/△t度/秒

匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动!

转动惯量和角速度公式:M=Ja。转动惯量与转动角速度没有直接关系。转动惯量和角加速度可以用转动定律联系起来,M=Ja,力矩等于转动惯量乘以角加速度。然后,角加速度对时间积分可以求出角速度。

转动惯量(MomentofInertia),是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度,用字母I或J表示。在经典力学中,转动惯量(又称质量惯性矩,简称惯矩)通常以I或J表示,SI单位为kg·m²。对于一个质点,I=mr²,其中m是其质量,r是质点和转轴的垂直距离。

阻力炬 M = - k ω^2, 角加速度 α = M/I = - k/I ω^2

ω = ω0/3 时,α = M/I = - k ω0^2 / (9 I)

dω/dt = - k/I ω^2,分离变量,积分得

t = 2I / (k ω0)

第一问用转动惯量的定义积分式来计算,转动惯量J=∫r^2dm,取杆转动的一端为坐标原点,杆上距原点r到r+dr处的一小段杆质量为dm=mdr/L,带入积分式得(m/L)∫r^2dr,积分上下限为0到L,解得mL^2/3。

第二问用机械能守恒,全过程重力势能转化成了转动动能,即mgL/2=JΩ^2/2,由上问J=mL^2/3得角速度Ω=√(3g/m)

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