Маховик в форме диска радиусом 0.2 и массой 10кг вращается с постоянной скоростью , соответствующей 100об/с.Найти тормозящий момент , под действием которого маховик остановится через 20с.

Добрый день! Рассмотрим ваш вопрос.

Чтобы найти тормозящий момент, необходимо использовать закон сохранения момента импульса. Согласно этому закону, если нет внешних моментов, то момент импульса системы остается постоянным.

Момент импульса (H) выражается как произведение момента инерции (I) на угловую скорость (ω):

H = I * ω

Момент инерции (I) для диска выражается как половина произведения массы (m) на квадрат радиуса (r):

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

В данном случае, масса маховика равна 10 кг, а радиус диска равен 0.2 м.

Поскольку маховик вращается с постоянной скоростью 100 оборотов в секунду и остановится за 20 секунд, скорость углового поворота будет убывать линейно:

ω = ω0 - αt

где ω0 - начальная скорость углового поворота, α - угловое ускорение, t - время.

Так как маховик останавливается, то его конечная скорость будет равна нулю. Заменим t на 20 секунд и ω на 0 в уравнении выше:

0 = ω0 - α * 20

Отсюда можно найти угловое ускорение α:

α = ω0 / 20

Изначально момент импульса равен:

H0 = I * ω0

Изменение момента импульса (ΔH) равно разности начального и конечного моментов импульса:

ΔH = H - H0

Найдем теперь конечный момент импульса H. Момент импульса можно выразить через угловую скорость:

H = I * ω

Поскольку конечная угловая скорость стала равной нулю, то и конечный момент импульса будет равен нулю.

Tаким образом, изменение момента импульса (ΔH) равно начальному моменту импульса (H0):

ΔH = H0

Из соотношения момента импульса и углового ускорения получаем:

ΔH = α * I

Подставляем значения:

ΔH = (ω0 / 20) * ((1/2) * m * r^2)

Теперь мы можем найти тормозящий момент (τ). Объявим его через изменение момента импульса и время:

τ = ΔH / t

Подставляем значения:

τ = ((ω0 / 20) * ((1/2) * m * r^2)) / 20

Таким образом, тормозящий момент равен:

τ = ω0 * m * r^2 / 800

Давайте теперь подставим значения и рассчитаем:

τ = 100 * 10 * (0.2^2) / 800 = 1 Н * м

Таким образом, тормозящий момент, под действием которого маховик остановится через 20 секунд, равен 1 Н * м.

Надеюсь, что моё объяснение было доступным и понятным для вас. Если возникнут еще вопросы, пожалуйста, задавайте! Я готов помочь.