Задача 1.283: момент инерции через две параллельные оси

⏱ 20 мин · 🧩 заданий: 7

Условие

Иродов, 1.283

Момент инерции тела относительно взаимно параллельных осей 1 и 2 равен I_1 = 1{,}00 г·м² и I_2 = 3{,}0 г·м². Оси 1 и 2 расположены на расстояниях x_1 = 100 мм и x_2 = 300 мм от центра масс C тела. Найти момент инерции этого тела относительно оси, проходящей через точку C и параллельной осям 1 и 2.

Что нужно знать

  • Теорема Штейнера I = I_C + ma^2 (урок «Момент инерции и теорема Штейнера»).

Идея

Масса тела не дана, но две теоремы Штейнера — это два уравнения с двумя неизвестными: I_C и m.

Решение

I_1 = I_C + mx_1^2, \qquad I_2 = I_C + mx_2^2.

Вычитаем: m = \dfrac{I_2 - I_1}{x_2^2 - x_1^2} = \dfrac{2{,}0}{0{,}09 - 0{,}01} = 25 г.

Подставляем в первое:

I_C = I_1 - mx_1^2 = \frac{I_1x_2^2 - I_2x_1^2}{x_2^2 - x_1^2} = \frac{1{,}00\cdot0{,}09 - 3{,}0\cdot0{,}01}{0{,}08} = 0{,}75\ \text{г·м}^2.

Ответ

I_C = \dfrac{I_1x_2^2 - I_2x_1^2}{x_2^2 - x_1^2} = 0{,}75 г·м².

Проверка

  • I_C < I_1 < I_2 — момент инерции минимален относительно оси через центр масс ✓.
  • Размерность: г·м²·м²/м² ✓.
  • Масса 25 г положительна — данные согласованы ✓.

Типичные ошибки

Где теряют баллы

  • Применяют Штейнера между осями 1 и 2 напрямую: I_2 = I_1 + m(x_2 - x_1)^2.
  • Не замечают, что оси могут быть по разные стороны от C — в формулу входят только квадраты расстояний, так что это не важно.
  • Путают мм и м: x^2 в м² — 0{,}01 и 0{,}09.

Практика решено 0 из 7

Вы не вошли — ответы проверяются, но прогресс не сохранится. Войти или зарегистрироваться.
Задание 1 Ввод формулы

Шаг 1. Масса тела через I1 I2 x1 x2.

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Обозначения в ответе: I1, I2, x1, x2.

Задание 2 Ввод формулы

Шаг 2. Масса тела в граммах: I_1 = 1{,}00 г·м², I_2 = 3{,}0 г·м², x_1 = 100 мм, x_2 = 300 мм.

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Ответ — число, без единиц измерения (принимается с точностью до округления).

Задание 3 Ввод формулы

Шаг 3. Момент инерции относительно оси через центр масс в общем виде.

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Обозначения в ответе: I1, I2, x1, x2.

Задание 4 Ввод формулы

Шаг 4. Числовой ответ (г·м²).

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Ответ — число, без единиц измерения (принимается с точностью до округления).

Задание 5 Ввод формулы

Похожая задача. Момент инерции тела массы 2 кг относительно оси, проходящей на расстоянии 0{,}5 м от центра масс, равен 1{,}0 кг·м². Чему он равен относительно параллельной оси на расстоянии 1 м от центра масс (кг·м²)?

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Ответ — число, без единиц измерения (принимается с точностью до округления).

Задание 6 Ввод формулы

Похожая задача. Стержень длины 1 м, момент инерции относительно оси через конец 0{,}4 кг·м² (перпендикулярно стержню). Момент инерции относительно оси через точку на расстоянии 0{,}25 м от конца (кг·м²)?

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Ответ — число, без единиц измерения (принимается с точностью до округления).

Задание 7 Один вариант ответа

Ошибочное решение: «I_2 = I_1 + m(x_2 - x_1)^2». Почему оно неверно?

Войдите, чтобы отмечать пройденные уроки.