扇形裝置如圖,可繞光滑的鉛直軸線o轉(zhuǎn)動,其轉(zhuǎn)動慣量為I.裝置的一端有槽,槽內(nèi)有彈簧,槽的中心軸線與轉(zhuǎn)軸垂直距離為r。在槽內(nèi)裝有一小球,質(zhì)量為m,開始時用細線固定,使彈簧處于壓縮狀態(tài)。現(xiàn)在燃火柴燒斷細線,小球以速度v0彈出。求轉(zhuǎn)動裝置的反沖角速度。在彈射過程中,由小球和轉(zhuǎn)動裝置構(gòu)成的系統(tǒng)動能守恒否?總機械能守恒否?為什么?
利用圖中所示裝置測一輪盤的轉(zhuǎn)動慣量,懸線和軸的垂直距離為r,為減小因不計軸承摩擦力矩而產(chǎn)生的誤差,先懸掛質(zhì)量較小的重物m1,從距地面高度為h處由靜止開始下落,落地時間為t1,然后懸掛質(zhì)量較大的重物m2,同樣自高度h處下落,所需時間為t2,根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定輪盤的轉(zhuǎn)動慣量,近似認為兩種情況下摩擦力矩相等。
隔離輪盤與重物,受力及運動情況如圖示:τf為摩擦力矩,T為繩中張力,a=βr
對輪盤應用轉(zhuǎn)動定理: