Кинетическая энергия вращательного движения

где I_z — момент инерции тела относительно оси вращения.   — угловая скорость

Е сли известен момент инерции тела относительно оси, проходящей через его центр масс, то момент инерции относительно любой другой параллельной оси определяется теоремой Штейнера: момент инерции тела J относительно произвольной оси равен моменту его инерции Jc относительно параллельной оси, проходящей через центр масс С тела, сложенному с произведением массы т тела на квадрат расстояния а между осями:

9 . Моментом силы F относительно неподвижной точки О называется физическая величина, определяемая векторным произведением радиуса-вектора r, проведенного из точ­ки О в точку А приложения силы, на силу F (рис. 25)

Учитывая, что получаем

Уравнение представляет собой уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси.

10. Моментом импульса (количества движения) материальной точки А относительно неподвижной точки О называется физическая величина, определяемая векторным произ­ведением:

где r — радиус-вектор, проведенный из точки О в точку A, p=mv — импульс мате­риальной точки (рис. 28); L — псевдовектор, его направление совпадает с направлением поступательного движения правого винта при его вращении от r к р.

Модуль вектора момента импульса

М онет импульса твердого тела относительно оси есть сумма моментов импульса отдельных частиц:

т. е.

т. е.

Э то выражение — еще одна форма уравнения динамики вращательного движения твер­дого тела относительно неподвижной оси

Можно показать, что имеет место векторное равенство

В замкнутой системе момент внешних сил откуда

закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени.

11. Колебаниями называются движения или процессы, которые характеризуются опреде­ленной повторяемостью во времени. Колебательные процессы широко распространены в природе и технике, например качание маятника часов, переменный электрический ток и т. д.

Колебания называются свободными (или собственными), если они совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воз­действий на колебательную систему (систему, совершающую колебания). Простейшим типом колебаний являются гармонические колебания — колебания, при которых колеб­лющаяся величина изменяется со временем по закону синуса (косинуса).

Гармонические колеба­ния величины s описываются уравнением типа

где А — максимальное значение колеблющейся величины, называемое амплитудой колебания, ₀ — круговая (циклическая) частота,  — начальная фаза колебания в мо­мент времени t=0, (₀t+) — фаза колебания в момент времени t.

Определенные состояния системы, совершающей гармонические колебания, повто­ряются через промежуток времени Т, называемый периодом колебания, за который фаза колебания получает приращение 2, т. е.

откуда

Запишем первую и вторую производные по времени от гармонически колеблющей­ся величины s: