انتقل إلى المحتوى

ملف:Rolling Racers - Moment of inertia.ogv

محتويات الصفحة غير مدعومة بلغات أخرى.
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

Rolling_Racers_-_Moment_of_inertia.ogv(Ogg Theora ملف فيديو، الطول 6٫2ث، 625×352 بكسل، 566كيلوبيت لكل ثانية)

الوصف
English: An object's moment of inertia I determines how much it resists rotational motion. In this simulation, four objects are placed on a ramp and left to roll without slipping. Starting from rest, each will experience an angular acceleration based on their moment of inertia.

The objects are, from back to front:

  1. A hollow spherical shell (red)
  2. A solid ball (orange)
  3. A ring (green)
  4. A solid cylinder (blue)

At any moment in time, the forces acting on each object will be its weight, the normal force exerted by the plane on the object and the static friction force. As the weight force and the normal force act on a line through each object's center of mass, they result in no net torque. However, the force due to friction acts perpendicular to the contact point, and therefore it does result in a torque, which causes the object to rotate.

Since there is no slipping, the object's center of mass will travel with speed , where r is its radius, or the distance from a contact point to the axis of rotation, and ω its angular speed. Since static friction does no work, and dissipative forces are being ignored, we have conservation of energy. Therefore:

Solving for , we obtain:

Since the torque is constant we conclude, by Newton's 2nd Law for rotation , that the angular acceleration α is also constant. Therefore:

Where, v0 = 0 and d is the total distance traveled. Therefore, we have:

For a ramp with inclination θ, we have sin θ = h / d. Additionally, for a dimensionless constant k characteristic of the geometry of the object. Finally, we can write the angular acceleration α using the relation :

This final result reveals that, for objects of the same radius, the mass the object are irrelevant and what determines the rate of acceleration is the geometric distribution of their mass, which is represented by the value of k. Additionally, we observe that objects with larger values of k will accelerate more slowly.

This is illustrated in the animation. The values of k for each object are, from back to front: 2/3, 2/5, 1, 1/2. As predicted by the formula found above, the solid ball will have a larger acceleration, reaching the finish line first.
التاريخ
المصدر عمل شخصي
المؤلف Lucas V. Barbosa
الترخيص
(إعادة استخدام هذا الملف)
Public domain أنا، مالِك حقوق تأليف ونشر هذا العمل، أجعله في النِّطاق العامِّ، يسري هذا في أرجاء العالم كلِّه.
في بعض البلدان، قد يكون هذا التَّرخيص غيرَ مُمكنٍ قانونيَّاً، في هذه الحالة:
أمنح الجميع حق استخدام هذا العمل لأي غرض دون أي شرط ما لم يفرض القانون شروطًا إضافية.
إصدارات أخرى

Animated GIF version:

OGG Theora Video: large (HD)

POV-Ray source code

Available at the large video version's description page.

الشروحات

أضف شرحاً من سطر واحد لما يُمثِّله هذا الملف

العناصر المصورة في هذا الملف

يُصوِّر

٢٣ ديسمبر 2012

تاريخ الملف

اضغط على زمن/تاريخ لرؤية الملف كما بدا في هذا الزمن.

زمن/تاريخصورة مصغرةالأبعادمستخدمتعليق
حالي02:52، 23 ديسمبر 20126٫2ث، 625×352 (431 كيلوبايت)LucasVB{{Information |Description=Rolling Racers - Moment of inertia demonstration. |Source={{own}} |Date=2012-12-23 |Author= Lucas V. Barbosa |Permission={{PD-self}} |other_versions=... }} Category:Moments of inertia [[Category:Animations...

لا توجد صفحات تستخدم هذا الملف.

الاستخدام العالمي للملف

الويكيات الأخرى التالية تستخدم هذا الملف:

بيانات وصفية