Una sfera piena rotola su una superficie senza strisciare. Quale frazione della sua energia cinetica totale è energia cinetica di rotazione attorno al suo centro?
Vedi figura
Una sfera piena rotola su una superficie senza strisciare. Quale frazione della sua energia cinetica totale è energia cinetica di rotazione attorno al suo centro?
Vedi figura
Ciao di nuovo.
Quindi:
1/2·m·v^2 + 1/2·(2·m·r^2/5)·ω^2 = energia cinetica totale
Sostituendo: v = ω·r si ha
1/2·m·(ω·r)^2 + 1/2·(2·m·r^2/5)·ω^2 = 7·m·r^2·ω^2/10
La parte dovuta alla rotazione vale:
1/2·(2·m·r^2/5)·ω^2 = m·r^2·ω^2/5
Facendo il rapporto si ottiene:
m·r^2·ω^2/5/(7·m·r^2·ω^2/10) = 2/7
E_tot= 1/2 * m* v² + 1/2 * I * w²
dove
I= 2/5* m* r² - momento sfera piena
Quindi la frazione richiesta è:
1/2 * I * w² / ( (1/2)*w² * (m*r² + I) =
= I / (mr² + I)
Con I= 2/5 * m* r² si ottiene
(2/5) / (1 + 2/5) = (2/5) * (5/7) = 2/7
Energia cinetica di Traslazione
Et = 1/2 M v^2 = 1/2 M w^2 R^2
Energia Cinetica di Rotazione
Er = 1/2 I w^2 = 1/2 * 2/5 M R^2 w^2 = 1/5 M w^2 R^2
e la frazione richiesta é
f = Er / (Et + Er) = 1/5 : (1/2 + 1/5) = 2/10 : 7/10 = 2/7
k = 100*(1/5) / (1/2+1/5) = 100*10/35 = 28,57% (2/7 in per unità)