Сколько оборотов за минуту делает юла, если извествно, что ее крайняя точка вращается со скоростью 3,14 м/с, а точка, расположенная на 4 см ближе к оси вращения - 1,57 м/с. Принять
Задача про юлу: крайняя точка вращается со скоростью v_outer = 3,14 м/с, а точка на 4 см ближе к оси — v_inner = 1,57 м/с. Требуется обороты в минуту.
Пошагово:
1) Связь скоростей с угловой скоростью
- Любая точка на расстоянии r от оси имеет скорость v = ω r, где ω — угловая скорость в рад/с.
- Пусть R — радиус внешней точки (край), а r = R − 0,04 м — радиус точки на 4 см ближе к оси.
2) Вычисление ω
- Разность скоростей: v_outer − v_inner = ω(R − (R − 0,04)) = ω · 0,04.
- Подставляем данные: 3,14 − 1,57 = ω · 0,04 → 1,57 = ω · 0,04.
- Отсюда ω = 1,57 / 0,04 = 39,25 рад/с.
3) Преобразование к оборотам в минуту
- 1 оборот = 2π рад, значит число оборотов в секунду n_s = ω / (2π).
- Обороты в минуту n = n_s · 60 = ω · 60 / (2π).
- Подставляем: n ≈ 39,25 · 60 / (2π) ≈ 39,25 · 9,5493 ≈ 374,8 ≈ 375 об/мин.
4) Проверка (не обязательно, но полезно)
- R ≈ v_outer / ω = 3,14 / 39,25 ≈ 0,08 м.
- Тогда v_inner ≈ ω(R − 0,04) ≈ 39,25 · 0,04 ≈ 1,57 м/с, что совпадает.
Ответ: юла делает примерно 375 оборотов в минуту.