Маховик радіусом 10 см обертається навколо горизонтальної осі. На обід маховик намотаний шнур, до якого прив'язаний вантаж масою 800 г. Він пройшов відстань 160 см за 2с. Знайти момент інерції маховика. Задачу я розв'язала. Мені потрібно її пояснити.

Дано:

g = 10м/с² - ускорение свободного падения

Vo = 40м/c - начальная скорость

t1 = 2c

t2 = 5c

Найти:

V1 и V2  - соответствующие скорости тела, u2 - перемещение тела,

S2 - пройденный путь

Вертикальная координата х тела равна

х = Vot - 0,5gt²

или

х = 40t - 0,5·10t²

Исследуем эту функцию, найдём её нули

40t - 5t² = 0

5t(8 - t) = 0

t = 0, t = 8

Итак, через 8с тело упадёт на землю.

Через 4с оно достигнет высшей точки

Найдём координату х высшей точки

хmax = 40·4 - 0,5·10·16 = 80м

Скорость

V = Vo-gt

V1 = 40 - 10·2 = 20м/с (знак "+" показывает, что скорость направлена верх)

V2 = 40 - 10·5 = -10м/с (знак "-"показывает, что скорость направлена вниз)

координата тела через 5с

x2 = 40·5 - 0,5·10·25 = 75м

Перемещение тела  u = х2 = 75м

После достижения высшей точки (хmax = 80м) тело пролетело вниз ещё 80 - 75 = 5м.

Путь тела S2 = 80 + 5 = 85м

Тормозной путь равен l = v0t - at^2/2 время торможения равно t = v0/a подставляя выражение для t в первое уравнение, получаем связь тормозного пути, начальной скорости и ускорения, вызванного равнодействующих сил:
l = v^2/2a откуда можно получить ускорение a = v^2/2l
Поскольку F = ma, получаем уравнение для вычисления силы
F = mv^2/2l = 1000*900/180 = 5000 Н
Эту же задачу можно решить, применяя динамический подход.
Поскольку кинетическая энергия мотоциклиста равна mv0^2/2 была израсходована на совершение работы против сил трения на пути l,
каковая работа определяется как A = Fl, то, приравняв эти два выражения друг другу
mv0^2/2 = Fl
получим то же самое выражение:
F = mv^2/2l = 1000*900/180 = 5000 Н