Номер 12, страница 210 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Упражнение 7. Параграф 2.14. Примеры решения задач. Глава 2. Законы механики Ньютона. Динамика - номер 12, страница 210.

Условие.

12. Как определить направление вращения ротора двигателя кофемолки, если её корпус непрозрачен?

Решение.

Решение

Определить направление вращения ротора двигателя кофемолки с непрозрачным корпусом можно, основываясь на законе сохранения момента импульса. Система, состоящая из корпуса кофемолки и её ротора, при кратковременном включении может считаться замкнутой (внешние моменты сил, например, трение, не успевают оказать значительного влияния).

До включения кофемолка находится в состоянии покоя, и её суммарный момент импульса равен нулю. Когда двигатель включается, ротор начинает вращаться и приобретает момент импульса $L_{ротора}$. Согласно закону сохранения момента импульса, полный момент импульса системы должен оставаться равным нулю. Для этого корпус кофемолки должен приобрести момент импульса $L_{корпуса}$ такой, чтобы их сумма была равна начальному нулевому значению:

$L_{ротора} + L_{корпуса} = 0$

Из этого следует, что $L_{корпуса} = -L_{ротора}$. Это означает, что вектор момента импульса корпуса равен по модулю и противоположен по направлению вектору момента импульса ротора. Следовательно, корпус кофемолки будет стремиться вращаться в сторону, противоположную вращению ротора.

Чтобы определить направление вращения, нужно провести простой эксперимент:

1. Поместить кофемолку на гладкую горизонтальную поверхность (например, полированный стол), чтобы минимизировать силу трения, препятствующую вращению корпуса. Как вариант, можно аккуратно подвесить прибор за шнур питания, соблюдая меры предосторожности.

2. Кратковременно включить кофемолку.

3. В момент включения пронаблюдать, в какую сторону дёрнется или начнёт поворачиваться корпус кофемолки.

Направление вращения ротора будет противоположно направлению рывка корпуса. Например, если корпус дёрнулся против часовой стрелки, то ротор вращается по часовой стрелке.

Ответ: Необходимо поставить кофемолку на гладкую поверхность или подвесить её и кратковременно включить. Корпус прибора начнёт вращаться в сторону, противоположную направлению вращения ротора, что является следствием закона сохранения момента импульса.