3) силы, действующие на тело, движущееся во вращающейся системе отсчета (рис. П 1. 17):
F к = 2m×[ v’ ω ],
где F к – сила Кориолиса;
v’ – скорость движения тела;
w – угловая скорость вращающейся системы отсчета.
Основной закон динамики для неинерциальных систем отсчета:
ma’=F+Fин+Fц +Fк,
где F, F ин, F ц, F к – ранее рассмотренные силы, действующие в неинерциальных системах отсчета.
Основная задача динамики вращательного движения – нахождение угловых ускорений, сообщаемых известными силами.
Момент инерции – скалярная физическая величина, характеризующая инертность тела при вращательном движении.
Момент инерции материальной точки относительно неподвижной оси вращения – физическая величина, равная произведению массы материальной точки на квадрат расстояния до оси или центра вращения (рис. П 1. 18):
DI=Dm×r2.
Момент инерции тела относительно оси z – физическая величина, равная сумме моментов инерции отдельных материальных точек тела относительно той же оси вращения (рис. П 1. 19):
; ,
где mi – масса i – й точки;
ri – расстояние i – й точки до оси z;
ρ – плотность вещества, из которого состоит тело;
V – объем тела.
Теорема Штейнера – момент инерции тела относительно произвольной оси z равен сумме момента инерции того же тела I0 относительно оси, параллельной данной и проходящей через центр масс, и произведения массы тела m на квадрат расстояния между осями (а):
Iz=I0+mа2.
На рисунке П 1. 20 представлено применение теоремы Штейнера к расчету момента инерции диска относительно оси ОО' параллельной оси О1О1'.
Главные оси инерции – три взаимно перпендикулярных свободных оси вращения тела произвольной формы, проходящие через его центр масс.
Момент импульса материальной точки относительно неподвижной оси вращения (L) – векторная физическая величина, модуль которой равен произведению модуля импульса на плечо (рис. П 1. 21):
ç L ê=êpê×l.
В векторной форме
L= [ r´p ]=[ r´ m v ],
где m – масса материальной точки;
v – скорость материальной точки;
l – плечо (кратчайшее расстояние от направления импульса до оси вращения).
Момент импульса системы относительно неподвижной оси вращения z – проекция на эту ось вектора L (момента импульса системы):
,
где r i, p i – радиус – вектор и импульс i – й материальной точки;
n – общее число точек в системе.
Связь момента импульса тела с вектором угловой скорости ω и моментом инерции:
L =I ω.
Момент силы относительно центра вращения или неподвижной оси вращения – векторная физическая величина, модуль которой равен произведению модуля силы на плечо (рис. П 1. 22):
ç M ç = ç F çl,
где l – плечо силы – кратчайшее расстояние от линии действия силы до центра вращения.
В векторной форме
M=[r´F].
Главный или результирующий момент сил относительно неподвижной оси вращения равен векторной сумме моментов слагаемых сил:
.