IV.2.3. Echilibrul de rotație

👀 Experiment: Echilibrul de rotație

Materiale necesare:
Ață cu cârlig, disc cu perforații, suport, cârlig cu mase marcate.

Descrierea experimentului:

• Agață de una dintre perforațiile discului din dreapta un cârlig cu discuri marcate și observă sensul în care se rotește discul cu perforații.
• Agață de o altă perforație a discului din stânga (să aibă același braț cu cel din dreapta) și pune mase pe cârlig până când discul nu se mai rotește.
• Găsește condiția de echilibru de rotație pentru acest caz.

  Greutatea maselor marcate din partea stângă este egală cu greutatea maselor din partea dreaptă.

Concluzia experimentului:
Se constată că modulele momentelor forțelor | M₁ | = | F₁ • b₁ | și | M₂ | = | F₂ • b₂ | față de centrul de rotație sunt egale atunci când discul se află în echilibru de rotație: | M₁ | = | M₂ |.

📚

Un corp este în echilibru de rotație atunci când suma modulelor momentelor forțelor ce rotesc corpul în sens orar este egală cu suma modulelor momentelor forțelor ce rotesc corpul în sens antiorar.

| M_orar | = | M_antiorar |

🔦 Observație

Un corp este în echilibru de rotație atunci când corpul nu se rotește sau când are o mișcare de rotație uniformă.

🔓 Problemă rezolvată

3. Asupra unui disc cu raza de 20 cm acționează trei forțe ca în figura de mai jos:

Rezolvare:

Se stabilește sensul fiecărei forțe ca și cum ar acționa singură asupra discului:
Sens orar: F₁, F₂
Sens antiorar: F₃.

Se calculează brațele fiecărei forțe și se transformă în metri:

Se calculează momentul orar prin adunarea momentelor forțelor ce ar roti discul în sens orar:
M_orar = M₁ + M₂ = F₁ • b₁ + F₂ • b₂ = 40 N • 0,1 m + 60 N • 0,05 m = 7 N∙m

Se calculează momentul antiorar prin adunarea momentelor forțelor ce ar roti discul în sens antiorar:
M_antiorar = M₃ = F₃ • b₃ = 80 N • 0,2 m = 16 N∙m

Se compară cele două momente:
M_antiorar > M_orar => Discul se rotește în sens antiorar.