11.7
Considera un corpo rigido, ad esempio un fidget spinner. Se su di esso viene applicata una forza esterna tale da ruotare da θ1 a θ2, attorno a un asse fisso, allora il lavoro totale svolto sul corpo è uguale all'integrazione del prodotto della coppia netta su di esso e del suo spostamento angolare.
Poiché la coppia netta su qualsiasi corpo rigido è uguale al momento di inerzia moltiplicato per l'accelerazione angolare, sostituendo il valore della coppia nell'espressione di lavoro e utilizzando la regola della catena, dω/dt può essere espresso come dθ/dt moltiplicato per dω/dθ.
Ora, dθ/dt è la velocità angolare, ω. Pertanto, l'integrando nell'equazione è uguale a Iω.
Integrando entro i limiti delle velocità angolari iniziale e finale, il lavoro netto svolto dalla forza esterna per ruotare l'oggetto rigido attorno a un asse fisso è uguale alla variazione dell'energia cinetica rotazionale dell'oggetto.
Questa è l'espressione del teorema dell'energia lavoro per un corpo rigido rotante.
Il teorema del lavoro-energia per il moto rotazionale è analogo al teorema del lavoro-energia nel moto traslazionale. Esso afferma che il lavoro netto…
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