JavaScript is required

Một vô lăng đang quay với vận tốc góc ωo thì bị hãm dừng lại bởi một lực có mômen hãm tỉ lệ với căn bậc hai của vận tốc góc của vô lăng. Vận tốc góc trung bình của vô lăng trong thời gian hãm là:

A.

ωtb=ω02ωtb=ω02

B.

ωtb=ω03ωtb=ω03

C.

ωtb=ω04ωtb=ω04

D.

ωtb=2ω03ωtb=2ω03

Trả lời:

Đáp án đúng: B


Gọi M là moment hãm, ta có: M = -k√ω, với k là hằng số dương. Áp dụng phương trình động lực học quay: Iε = M, với I là moment quán tính và ε là gia tốc góc. Suy ra: I(dω/dt) = -k√ω => dω/√ω = -(k/I)dt Lấy tích phân hai vế từ thời điểm ban đầu (ω = ω0, t = 0) đến thời điểm t bất kỳ: ∫ω0ω dω/√ω = ∫0t -(k/I)dt => 2√ω |ω0ω = -(k/I)t => 2(√ω - √ω0) = -(k/I)t Khi vô lăng dừng hẳn (ω = 0), gọi thời gian dừng là T, ta có: 2(0 - √ω0) = -(k/I)T => T = (2I√ω0)/k Vận tốc góc trung bình được tính bằng công thức: ωtb = (∫0T ω dt) / T Từ phương trình 2(√ω - √ω0) = -(k/I)t, ta có √ω = √ω0 - (k/2I)t => ω = (√ω0 - (k/2I)t)^2 => ω = ω0 - (k√ω0/I)t + (k^2/4I^2)t^2 Thay vào công thức tính vận tốc góc trung bình: ωtb = (1/T) ∫0T [ω0 - (k√ω0/I)t + (k^2/4I^2)t^2] dt ωtb = (1/T) [ω0t - (k√ω0/2I)t^2 + (k^2/12I^2)t^3] |0T Thay T = (2I√ω0)/k vào, ta được: ωtb = (1/T) [ω0(2I√ω0)/k - (k√ω0/2I)(4I^2ω0/k^2) + (k^2/12I^2)(8I^3ω0√ω0/k^3)] ωtb = (k/(2I√ω0)) [2Iω0√ω0/k - 2Iω0√ω0/k + (2/3)Iω0√ω0/k] ωtb = (k/(2I√ω0)) [(2/3)Iω0√ω0/k] ωtb = ω0/3

Câu hỏi liên quan