11.7
Stellen Sie sich einen starren Körper vor, zum Beispiel einen Fidget Spinner. Wenn eine äußere Kraft so auf ihn ausgeübt wird, dass er sich von θ1 nach θ2 um eine feste Achse dreht, dann entspricht die Gesamtarbeit, die auf den Körper ausgeübt wird, der Integration des Produkts aus dem auf ihn wirkenden Nettodrehmoment und seiner Winkelverschiebung
.Da das Nettodrehmoment an einem starren Körper gleich dem Trägheitsmoment multipliziert mit der Winkelbeschleunigung ist, kann dω/dt durch Einsetzen des Drehmomentwerts im Arbeitsausdruck und unter Verwendung der Kettenregel als dθ/dt multipliziert mit dω/dθ ausgedrückt werden.
Nun ist dθ/dt die Winkelgeschwindigkeit ω. Daher ist der Integrand in der Gleichung gleich Iω.
Durch die Integration innerhalb der Grenzen der Anfangs- und Endwinkelgeschwindigkeit entspricht das Netzwerk, das durch die äußere Kraft zur Drehung des starren Objekts um eine feste Achse geleistet wird, der Änderung der kinetischen Rotationsenergie des Objekts.
Dies ist der Ausdruck des Arbeitsenergiesatzes für einen rotierenden starren Körper.
Das Arbeits-Energie-Theorem für die Rotation ist analog zum Arbeits-Energie-Theorem in der Translation. Es besagt, dass die von einer externen Kraft a…
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