Energia kinetyczna
Pamiętamy, że energia kinetyczna
punktu materialnego równa jest połowie iloczynu jego masy
przez kwadrat jego prędkości
:
|
(5.19) |
Energia kinetyczna posiada własność addytywności. Oznacza to, że energia kinetyczna układu
punktów materialnych równa jest sumie ich energii kinetycznych.
|
(5.20) |
Pamiętamy również, że w ruchu obrotowym prędkość
poruszającego się punktu
zależna jest od jego odległości od osi obrotu
natomiast prędkość kątowa
jest dla wszystkich punktów ta sama. Prędkość liniowa punktu
wiąże się z prędkością kątową związkiem analogicznym do wzoru (5.5)
|
(5.21) |
Wykorzystamy te informacje zapisując wyrażenie dla energii kinetycznej układu punktów materialnych będących w ruchu obrotowym.
|
(5.22) |
Rozpoznajemy tu wprowadzoną wzorem (5.12) wielkość
zwaną momentem bezwładności, która dla układu punktów materialnych określona jest wyrażeniem
|
(5.23) |
Zwróćmy uwagę, że moment bezwładności nie stanowi własności ciała, jak np. masa. W jego określeniu występuje bowiem kwadrat odległości od punktu względem którego następuje obrót, jest więc zależny od położenia tego punktu w przestrzeni.
Energię kinetyczną ruchu obrotowego układu punktów materialnych wyrażamy więc wzorem Widzimy, że wzór na energię kinetyczną w ruchu obrotowym ma podobną postać do wzoru (4.12), ale prędkość zastąpiła prędkość kątowa, a masę zastąpił moment bezwładności. |