刚体定轴转动 · 功—能实验台
力矩做的功,究竟去了哪里?
给圆盘持续“拧一把”,它会越转越快;反着拧,它可能在到达目标角度前就停下。调节实验条件,看看功和转动动能怎样逐焦耳对上。
等待播放 · 圆盘位于起始线
当前角速度
2.00 弧度/秒
加速转动。正力矩做正功,圆盘的转动动能增加。
把两本“账”摆在一起
左边从外力矩算输入功,右边从初、末角速度算动能变化。
外力矩做功
W = MΔθ
= 3.0 × 3.142
末角速度关系
ω² = ω0² + 2MΔθ/I
= 13.425
转动动能变化
ΔEk = ½I(ω² − ω0²)
= 9.425 焦耳
外力矩做功 W
9.425 焦耳
=完全相等
转动动能变化 ΔEk
9.425 焦耳
先想一想
把转动惯量调大,而保持 力矩和转角不变,力矩做的功会变吗?末角速度变化又会怎样?拖动滑块前,不妨先给出自己的判断。
容易踩的坑
功由 力矩 × 转角 决定,与转动惯量无关;但同样的能量变化分摊到更大的转动惯量上,角速度变化会更小。还有,算出负的 ω² 不是“出现负角速度”,而是说明物体早已停下,设定的正向终点根本到不了。