Горизонтальная платформа массой 100 кг вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через центр платформы, делая 0,5 об/с. Человек массой 60 кг стоит на расстоянии 3 м от центра платформы. Когда человек переместился на расстояние 1 м от центра платформы, частота вращения стала равной 0,97 об/с. Платформа – однородный диск, человек – точечная масса. Найдите работу, совершаемую человеком.

Чтобы найти работу, совершаемую человеком, мы должны использовать закон сохранения момента количества движения.

Сначала найдем начальный момент инерции системы (платформа + человек). Момент инерции для диска можно найти по формуле:

I = (1/2) * m * r^2

где I - момент инерции, m - масса диска, r - радиус платформы.

Так как платформа - однородный диск, массу платформы можно использовать вместо массы диска. Поэтому момент инерции для диска равен:

I = (1/2) * 100 кг * (3 м)^2 = 450 кг * м^2

Теперь найдем изменение момента инерции системы, когда человек переместился внутрь. Момент инерции зависит от квадрата расстояния от центра вращения. Поэтому изменение момента инерции можно найти по формуле:

ΔI = I2 - I1

где ΔI - изменение момента инерции, I2 - момент инерции после перемещения, I1 - начальный момент инерции.

Теперь, чтобы найти работу, нам нужно использовать следующую формулу:

работа = ΔE

где ΔE - изменение кинетической энергии системы.

Согласно закону сохранения момента количества движения, момент инерции умножается на угловую скорость. Поэтому изменение кинетической энергии системы можно найти по формуле:

ΔE = ΔI * ω

где ΔE - изменение кинетической энергии системы, ΔI - изменение момента инерции, ω - угловая скорость.

Найдем угловую скорость перед и после перемещения. Угловая скорость можно найти, используя следующую формулу:

ω = 2π * f

где ω - угловая скорость, f - частота вращения.

В начале угловая скорость равна:

ω1 = 2π * 0,5 об/с = π рад/с

После перемещения угловая скорость равна:

ω2 = 2π * 0,97 об/с = 6,084 рад/с

Теперь мы можем найти изменение кинетической энергии системы:

ΔE = ΔI * ω = (I2 - I1) * ω = ΔI * (ω2 - ω1)

Подставим значения:

ΔE = (450 кг * м^2) * (6,084 рад/с - π рад/с)

ΔE ≈ 4838,68 кг * м^2 * рад/с

Таким образом, работа, совершаемая человеком, составляет около 4838,68 кг * м^2 * рад/с.