Уравнение (3) M = d L / dt называется основным уравнением динамики вращательного движения: скорость изменения момента импульса тела, вращающегося вокруг неподвижной точки, равна результирующему моменту относительно этой точки всех внешних сил, приложенных к телу.
Из уравнений (1) и (3) следует М = d ( I ω) / dt = I d ω / dt = I e, или e = М / I.
Угловое ускорение точки при ее вращении вокруг неподвижной оси пропорционально вращающему моменту и обратно пропорционально моменту инерции.
Аналогия между поступательным и вращательным движениями
Между движением твердого тела вокруг неподвижной оси и движением отдельной материальной точки (или поступательным движением тела) существует тесная и далеко идущая аналогия. Каждой линейной величине из кинематики точки соответствует подобная величина из кинематики вращения твердого тела. Координате s соответствует угол φ, линейной скорости
v – угловая скорость w, линейному (касательному) ускорению а – угловое ускорение ε.
Поступательное движение | Вращательное движение | ||||
Кинематические характеристики движения | |||||
Путь | S | м | Угол поворота | j | рад |
Время | t | с | Период | Т | с |
Скорость | v | м/с | Угловая скорость | w | рад/с |
Ускорение | a | м/с2 | Угловое ускорение | e | рад/с2 |
Поступательное движение | Вращательное движение | ||||
Динамическиехарактеристики движения | |||||
Масса | m | кг | Момент инерции | J | кг? ×?м2 |
Сила | F | Н | Момент силы | M | Н × м |
Импульс | p | кг?×м/с | Момент импульса | L=J×w | кг? × м2 /с |
Второй закон Ньютона | F=ma; F=dp/dt | Уравнение динамики вращательного движения | M=J×e; M=dL/dt | ||
Работа | dA=F×?dS | Дж | Работа | dA=M×dj | Дж |
Кинетическая энергия | EK=(mv2)/2 | Дж | Кинетическая энергия | EKВР=(Jw2)/2 | Дж |
Мощность | N=FV | Вт | Мощность | N=М×w | Вт |
Поступательное движение можно рассматривать, как вращательное, с радиусом вращения, стремящимся к бесконечности, и угловой скоростью, стремящейся к нулю.
Теория лабораторной работы