Một quả cầu đặc đồng chất, tâm O, bán kính R, khối lượng m phân bố đều được gắn chặt tiếp xúc ngoài với một quả cầu đặc khác, tâm O’, đồng chất với nó nhưng có bán kính gấp đôi. Mômen quán tính của hệ hai quả cầu này đối với trục quay chứa O và vuông góc với OO’ là:
Trả lời:
Đáp án đúng: A
Gọi I1 là momen quán tính của quả cầu nhỏ (bán kính R, khối lượng m) đối với trục quay qua O và vuông góc với OO’.
Gọi I2 là momen quán tính của quả cầu lớn (bán kính 2R, khối lượng 8m) đối với trục quay qua O và vuông góc với OO’.
Momen quán tính của quả cầu nhỏ đối với trục quay qua tâm O là: I1_tam = (2/5)mR^2. Vì trục quay đi qua O, nên I1 = I1_tam = (2/5)mR^2.
Khối lượng của quả cầu lớn là 8m (do bán kính gấp đôi, thể tích gấp 8 lần, và khối lượng riêng không đổi). Momen quán tính của quả cầu lớn đối với trục quay qua tâm O’ là: I2_tam = (2/5)(8m)(2R)^2 = (64/5)mR^2.
Áp dụng định lý Steiner cho quả cầu lớn để tính momen quán tính đối với trục quay qua O: I2 = I2_tam + (8m)(3R)^2 = (64/5)mR^2 + 72mR^2 = (64/5 + 360/5)mR^2 = (424/5)mR^2.
Momen quán tính của cả hệ là: I = I1 + I2 = (2/5)mR^2 + (424/5)mR^2 = (426/5)mR^2 = 85.2mR^2.
500+ câu hỏi ôn tập trắc nghiệm môn Vật lý đại cương sẽ là đề cương ôn thi hữu ích dành cho các bạn sinh viên Đại học - Cao đẳng ôn thi môn đại cương dễ dàng hơn. Mời các bạn cùng tham khảo!
50 câu hỏi 60 phút