§ Обс Момент силы при раскручивании колеса
Понаблюдайте, как человек прикладывает силу к колесу, чтобы раскрутить его.
Решение
Рассмотрим колесо с неподвижной осью. Если толкнуть обод по касательной, линия действия силы проходит на расстоянии, равном радиусу , от оси. По определению момента силы из § получаем . Такой момент изменяет угловую скорость колеса: по основному уравнению динамики вращательного движения .
Если приложить ту же силу ближе к оси, её плечо станет меньше, поэтому момент и угловое ускорение уменьшатся. Если толкнуть обод вдоль радиуса, линия действия силы пройдёт через ось, плечо будет равно нулю и колесо не начнёт раскручиваться от этой силы.
Пример наблюдения: колесо радиусом , м толкают по касательной силой примерно Н. Момент равен . При толчке той же силы на расстоянии , м от оси момент составляет только . Для опыта можно отметить точку приложения силы и сравнить, насколько быстро колесо разгоняется после одинаковых толчков.
Ответ
Колесо легче раскрутить, приложив силу по касательной к ободу: при большем плече момент силы больше.
