Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 18. 05. 2021 16:33 — Editoval Prvočíslo (18. 05. 2021 16:34)

Prvočíslo
Příspěvky: 420
Pozice: Student
Reputace:   
 

Momenty setrvačnosti dvou koulí

Dobrý den,

mám dvě homogenní koule, které mají stejné hmotnosti a poloměry, přičemž jedna je dutá a druhá je plná. Která má větší moment setrvačnosti?

Já myslím, že ta dutá, protože mi tak intuitivně přijde, že všechna hmota, ze které je složena, je "nastřádána" daleko od osy otáčení, narozdíl od té plné, kde je její všechna hmota rovnoměrně rozložena. Nejsem si tím ale jist. Dá se nějakou úvahou (ne vzorci) jednoduše jednoznačně ukázat, která koule má větší moment setrvačnosti? Protože z té mé úvahy nemusí jednoznačně vyplynout správná odpověď.

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) Prvočíslo)

#2 18. 05. 2021 17:18 — Editoval Ferdish (18. 05. 2021 17:21)

Ferdish
Zablokovaný
Příspěvky: 4173
Škola: PF UPJŠ (2013), ÚEF SAV (2017)
Pozice: vedecký pracovník
Reputace:   81 
 

Re: Momenty setrvačnosti dvou koulí

Zdravím,

Tvoja úvaha je správna - ak sú hmotnosti a (vonkajšie) polomery oboch uvažovaných gulí rovnaké, potom celková hmota/hmotnosť dutej gule je vtesnaná do menšieho objemu vzdialenejšieho od osi. Hustota materiálu z ktorej je dutá guľa vytvorená bude vyššia než hustota materiálu plnej gule. Moment zotrvačnosti z definície závisí od rozloženia hmotnosti v okolí uvažovanej osi, konkrétne od druhej mocniny vzdialenosti každého jedného hmotnostného elementu [mathjax]\mathrm{d}m[/mathjax] uvažovaného telesa. A keď sa to celé vysčíta resp. preintegruje, tak výsledok bude v zhode s predpokladom.

BTW predpokladám, že u oboch gulí máš na mysli moment zotrvačnosti vzhľadom na os prechádzajúcu ich stredom/ťažiskom, mám pravdu. V konečnom dôsledku sa však tento záver vďaka platnosti Steinerovej vety uplatní pre akúkoľvek inú os mimo ťažiska, pokiaľ sa dodrží podmienka, že ťažiská oboch gulí budú od tejto "mimoťažiskovej osi" rovnako vzdialené.

Offline

 

#3 18. 05. 2021 17:27

Prvočíslo
Příspěvky: 420
Pozice: Student
Reputace:   
 

Re: Momenty setrvačnosti dvou koulí

↑ Ferdish:

Ano, myslel jsem moment setrvačnosti vzhledem k ose procházející těžištěm.

Takže je to díky rozdílným hustotám těch koulí. Kdybych u té duté koule vzal její celkovou hmotnost a podělil ji objemem materiálu, ze kterého je tvořena, tak bych měl větší hustotu toho tělesa čili větší moment setrvačnosti.

Offline

 

#4 18. 05. 2021 17:30

Ferdish
Zablokovaný
Příspěvky: 4173
Škola: PF UPJŠ (2013), ÚEF SAV (2017)
Pozice: vedecký pracovník
Reputace:   81 
 

Re: Momenty setrvačnosti dvou koulí

↑ Prvočíslo:
To platí pre tento prípad, kedy máš dve gule rovnakého vonkajšieho polomeru a hmotnosti. Vo všeobecnosti väčšia hustota materiálu ešte nemusí bezprostredne znamenať väčší moment zotrvačnosti.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson