1. Zdanie jest PRAWDZIWE, ponieważ płyta jest bryłą sztywną. Wszystkie punkty znajdujące się na płycie mają w danej chwili taką samą wartość prędkości.
2. Zdanie jest FAŁSZYWE. Wartość momentu pędu dla bryły sztywnej wyrażamy wzorem:
gdzie:
- wartość momentu pędu bryły sztywnej,
- moment bezwładności bryły sztywnej,
- wartość prędkości kątowej bryły sztywnej.
W trakcie obrotu moment bezwładności płyty pozostał stały, jednak jej prędkość kątowa uległa zmianie. Początkowo bryła pozostawała w spoczynku, a jej prędkość kątowa wynosiła zero. Z czasem wartość tej prędkości wzrosła do pewnego poziomu. W związku z tym, że moment pędu zależy od wartości prędkości kątowej, jego wartość również się zmieniła.
3. Zdanie jest FAŁSZYWE. Zgodnie z II zasadą dynamiki Newtona dla ruchu obrotowego otrzymujemy:
gdzie:
- moment bezwładności układu bryły sztywnej wykonującej ruch obrotowy,
- wartość przyspieszenia kątowego bryły sztywnej,
- wartość wypadkowego momentu sił działających na układ.
Na płytę działa tylko jedna siła, siła ciężkości. Zatem II zasadę dynamiki Newtona dla płyty zapiszemy:
gdzie:
- moment bezładności płyty względem osi obrotu przechodzącej przez punkt ,
- wartość przyspieszenia kątowego,
- wartość momentu siły ciężkości działającej na płytę.
Wartość momentu siły w punkcie przyłożenia siły względem osi obrotu bryły ma postać:
gdzie:
- wartość momentu siły,
- długość ramienia siły,
- wartość siły działającej na bryłę sztywną,
- kąt pomiędzy ramieniem siły a wektorem siły.
Zatem wartość momentu siły ciężkości dla płyty wyrazimy:
gdzie:
- wartość momentu siły ciężkości,
- wartość siły ciężkości,
- długość ramienia siły (promień płyty),
- kąt pomiędzy ramieniem siły ciężkości a wektorem tej siły.
Wówczas II zasadę dynamiki Newtona dla płyty zapiszemy:
Podczas obrotu płyty promień, moment bezwładności oraz wartość siły ciężkości nie ulegają zmianie. Jedynie podczas obrotu zmianie podlega kąt. Wykonajmy rysunek pomocniczy:

gdzie:
- siła ciężkości działająca na płytę,
- ramię siły ciężkości,
- środek symetrii,
- kąt między ramieniem siły ciężkości a jej wektorem,
i - punkty na obwodzie płyty.
Początkowo kąt między ramieniem siły ciężkości a jej wektorem wynosił , podczas obrotu bryły ten kąt się zmienił. Na podstawie rysunku, możemy, zauważyć, że kąt podczas obrotu , zatem kąt między ramieniem siły ciężkości a jej wektorem się zmniejszył. W przedziale sinus jest funkcją rosnącą, więc wartość zmalała. Zgodnie z wyprowadzonym wzorem , wartość przyspieszenia kątowego płyty zależy wprost proproporcjonalnie od wartości sinusa kąta , skoro wartość zmalała, zmalała też wartość przyspieszenia kątowego.
Natalia Kowalczyk
Nauczycielka fizyki
Zobacz lekcje, które wyjaśnią temat krok po kroku:
Tutaj pojawi się lista Twoich książek
Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.

