Vinnaren i pepparkakshustävlingen!
2017-01-16, 09:09
  #1
Medlem
Två olika stora kulor rullar på ett plant horisontellt underlag med samma fart. Båda kulorna är solida, och trots att de är olika stora har de samma massa.

Vad kan man säga om kulornas energi?

Den stora kulans translatoriska kinetiska energi är ___ den lilla kulans.
Jag tror att de är lika stora eftersom formeln för translationa kinetiska energi säger att K_t=1/2mv^2 och då de har samma fart och samma massa så borde ha lika stor translations energi.

Den stora kulans rotations-kinetiska energi är __ den lilla kulans.
Har läst lite och såg det här: ½mv^2 = ½m(r·ω)^2 = ½mr^2ω^2 som är samma sak som ½Iω^2
Vet inte om det här är rätt men tror iallafall att den här frågan har med radien att göra dvs den stora kulan har ju större radie än den lilla så därför kommer den ha större rotations energi än den lilla.

Den stora kulans totala kinetiska energi är __ den lilla kulans.
Totala kinesiska energi är K_t+K_r=K och eftersom jag skrev ovan att den stora kulan har samma translationsenergi men större rotationsenergi så kommer den totala kinetiska energin för den stora kulan vara större än den lilla?

lika stor som
större än
mindre än

Om kulorna kommer fram till en sluttning, så kommer alltså ___ .
I vändpunkten har all energi övergått till portentiell energi. Om den större kulan har mer energi kommer den förstås längre uppför backen.

kulorna lika högt innan de vänder
den större kulan högre när den vänder
den mindre kulan högre när den vänder

Jag svarade:

Den stora kulans translatoriska kinetiska energi är lika stor som den lilla kulans.
Den stora kulans rotations-kinetiska energi är större än den lilla kulans.
Den stora kulans totala kinetiska energi är större än den lilla kulans.
Om kulorna kommer fram till en sluttning, så kommer alltså den större kulan högre när den vänder.

[b]Allt förutom den första blev fel och jag undrar hur man kommer till rätta svaret, kan någon förklara för mig?/B]
Citera
2017-01-16, 11:28
  #2
Medlem
fermions avatar
För likformiga objekt skalar mekanisk energi med massan. Rullar ett föremål utan att glida så är vinkelhastigheten proportionell mot hastigheten. Har de olika form ( massfördelning) så beror andelen rotationsenergi vid viss hastighet på föremålets form. För en homogen sfär är tex andelen rotationsenergi 2/7 medan den är 1/3 hos en homogen cylinder.

Alltså gäller för dina rullande klot:

i) Rotations och translationsenergi är proportionell mot deras massa vid samma hastighet
ii) De kommer lika högt i uppförsbacken om de rullat med samma hastighet

allt förutsatt försumbara förluster förstås (som tex uppstår vid glidning eller luftmotstånd om hastigheten är hög jämfört med massan)
Citera
2017-01-16, 13:52
  #3
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av fermion
För likformiga objekt skalar mekanisk energi med massan. Rullar ett föremål utan att glida så är vinkelhastigheten proportionell mot hastigheten. Har de olika form ( massfördelning) så beror andelen rotationsenergi vid viss hastighet på föremålets form. För en homogen sfär är tex andelen rotationsenergi 2/7 medan den är 1/3 hos en homogen cylinder.

Alltså gäller för dina rullande klot:

i) Rotations och translationsenergi är proportionell mot deras massa vid samma hastighet
ii) De kommer lika högt i uppförsbacken om de rullat med samma hastighet

allt förutsatt försumbara förluster förstås (som tex uppstår vid glidning eller luftmotstånd om hastigheten är hög jämfört med massan)

Jaha okej Alltså blir svaret på alla frågorna att de är lika? Men hur ändras svaren om vi hade cylinder istället för en sfär?
Citera
2017-01-16, 19:41
  #4
Medlem
Skulle man ha fått samma svar om man hade en cylinder istället för en kula?
Citera
2017-01-16, 21:52
  #5
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av quaresmask
Skulle man ha fått samma svar om man hade en cylinder istället för en kula?

Dvs en solid cylinder och en ihålig cylinder
Citera
2017-01-17, 08:59
  #6
Medlem
fermions avatar
Citat:
Ursprungligen postat av quaresmask
Jaha okej Alltså blir svaret på alla frågorna att de är lika? Men hur ändras svaren om vi hade cylinder istället för en sfär?
Om de rullat lika fort hade cylindern kommit högre eftersom den totala energin varit större i förhållande till andelen translationsenergi.
Citera

Stöd Flashback

Flashback finansieras genom donationer från våra medlemmar och besökare. Det är med hjälp av dig vi kan fortsätta erbjuda en fri samhällsdebatt. Tack för ditt stöd!

Stöd Flashback