Связь между вращательным моментом и угловым ускорением

Физика > Связь между вращательным моментом и угловым ускорением

Вращательный момент равен моменту инерции, умноженному на угловое ускорение.

Задача обучения 

• Определить связь между вращательным моментом и угловым ускорением в виде уравнения.

Основные пункты

• Когда вращательный момент действует на объект, он начинает вращаться с ускорением в обратной пропорциональности моменту инерции.
• Это отношение можно воспринимать как второй закон Ньютона для вращения. Моментом инерции выступает вращательная масса, а вращательный момент – вращательная сила.
• Угловое движение подчиняется первому закону Ньютона. Если на объект не давят внешние силы, перемещение продолжится.

Термины

• Вращательная инерция – тенденция вращательного объекта продолжать выполнение оборотов, если нет влияния от вращательного момента.
• Вращательный момент – вращательный эффект силы, измеряемый в ньютонах на метр.
• Угловое ускорение – темп изменения угловой скорости.

Моментное и угловое ускорение

Вращательный момент подчиняется тем же правилам, что и второй закон Ньютона. Если заменить вращательный момент силой, инерцию – массой, а угловое ускорение – линейным, получите второй закон. Речь идет о системе частиц, совершающих обороты в конкретной оси.

Чистый вращательный момент приравнивается к произведению вращательной инерции и углового ускорения (α).

Угловое движение также подчиняется первому закону Ньютона. Если никакая внешняя сила не влияет на объект, то он продолжит стабильно перемещаться или же останется как и раньше в состоянии покоя. Здесь все повторяется, только в качестве внешней силы выступает вращательный момент.

Допустим у нас есть тарелка на подвижной подставке. Она вращается против часовой стрелки. Если надавить на края пальцами, то она замедлится до полной остановки. Если мы смотрим на это с позиции поступательного движения, то не было никакого применения чистой силы. Влияние на одну сторону отменится силой другой. Поэтому тарелка пребывает в поступательном равновесии. Однако скорость все же уменьшается, а ускорение больше не приравнивается к нулю. Теперь мы понимаем, что пребывание вращающегося объекта в поступательном равновесии не говорит о том, что он находится во вращательном равновесии.

---