ساق شاقولية، مهملة الكتلة، طولها (L=1m)، نثبت في منتصفها كتلة نقطية (m1=0.4kg)، ونثبت في طرفها السفلي كتلة نقطية (m2=0.2kg)،

  • فيزياء

ساق شاقولية، مهملة الكتلة، طولها (L=1m)، نثبت في منتصفها كتلة نقطية (m1=0.4kg)، ونثبت في طرفها السفلي كتلة نقطية (m2=0.2kg)، لتؤلف الجملة نواساً ثقلياً مركباً يمكنه أن ينوس في مستو شاقولي حول محور إفقي مار من الطرف العلوي للساق. والمطلوب:

  1. احسب دور نوساتها صغيرة السعة.
  2. نزيح الجملة عن موضع توازنها بزاوية (θmax>0.24 rad)، ونتركها دون سرعة ابتدائية فتكون السرعة الخطية لمركز عطالة جملة النواس لحظة مرورها بالشاقول (v=(4π/3√3)m/s) والمطلوب:
  1. احسب السرعة الخطية للكتلة النقطية (m2).
  2. استنتج قيمة الزاوية (θmax).

الأجوبة

حساب دور هذا النواس في حالة السعات الزاوية الصغيرة:

To = 2.π √(I / (m1+m2).g.d

حساب عزم عطالة النواس: (الساق مهملة الكتلة)

I∆\o = m1.(L/2)2 + m2.L2

I∆\o = 0.4*(1/2)2 + 0.2*(1)2 = 0.3 kg.m2

حساب d:

d = (m1.r1+m2.r2) / (m1+m2)

d = (m1.(L/2)+m2.L) / (m1+m2)

d = (0.4*(1/2)+0.2*1) / (0.4+0.2) = 2/3 m

To = 2.π √(I / (m1+m2).g.d

To = 2.π √(0.3 / (0.4+0.2)*10*(2/3)

To = √3 s

vm2 = ω.L

vc = ω.d

vc / vm2 = (ω.d) / (ω.L) = d/L

(4π/3√3) / (vm2) = (2/3)/1

vm2 = 2π/√3 m/s

نطبق نظرية الطاقة الحركية بين الوضعين:

الأول المطال الزاوي الأعظمي (θ1=θmax):

الثاني المرور بالشاقول (θ2=0):

∆Ek = ∑WF

Ek2 - Ek1 = WW + WR

1/2*I2 - 0 = (m1+m2).g.h + 0

h = l.(1 - cos θmax)

WR = 0                   (لأن نقطة تأثيرها لا تنتقل)

1/2*I.(vc/d)2 = (m1+m2).g.d.(1-cosθmax)

1/2*0.3*((4π/3√3)/(2/3))2 = (0.4+0.2)*10*(2/3)*(1-cosθmax)

cosθmax = 1/2

θmax = π/3 rad

هل كان المحتوى مفيد؟

تبحث عن مدرس اونلاين؟

محتاج مساعدة باختيار المدرس الافضل؟ تواصل مع فريقنا الان لمساعدتك بتأمين افضل مدرس
ماهو التخصص الذي تبحث عنه؟
اكتب هنا...