Повторите материал главы 5 по следующему плану: 1. Выпишите основные понятия и физические величины и дайте им определения. 2. Сформулируйте законы и запишите основные формулы. 3. Укажите единицы физических величин, характеризующих вращательное движение твёрдого тела, и их выражение через основные единицы СИ. 4. Опишите основные опыты, подтверждающие справедливость законов.

На фотографии не видны название и полный материал главы. По соседнему заданию и формулам можно заключить, что речь идёт о вращательном движении твёрдого тела. Ниже приведён краткий обзор основных понятий этой темы; он не заменяет формулировки и набор опытов из конкретного учебника.

1. Основные понятия и величины

• Угол поворота φ — угол, на который повернулось тело вокруг оси.
• Угловая скорость ω — изменение угла поворота за единицу времени: ω = Δφ/Δt.
• Угловое ускорение ε — изменение угловой скорости за единицу времени: ε = Δω/Δt.
• Момент силы M — мера вращательного действия силы относительно оси: M = F_⊥r, где r — плечо силы.
• Момент инерции I — мера инертности тела при вращении; для системы материальных точек I = Σm_ir_i².
• Угловой момент L — величина, характеризующая вращательное движение; для вращения вокруг неподвижной оси L = Iω.
• Кинетическая энергия вращения E_к = Iω²/2.

Для точки твёрдого тела на расстоянии r от оси: v = ωr, а тангенциальное ускорение a_τ = εr.

2. Законы и основные формулы

1. Уравнение динамики вращательного движения относительно неподвижной оси: M_рез = Iε.
2. Теорема об изменении углового момента: изменение углового момента равно импульсу момента сил, ΔL = M_резΔt для постоянного момента.
3. Закон сохранения углового момента: если результирующий внешний момент сил равен нулю, угловой момент системы сохраняется: I₁ω₁ = I₂ω₂.
4. При постоянном угловом ускорении: ω = ω₀ + εt; φ = φ₀ + ω₀t + εt²/2.
5. Работа момента силы при повороте на угол Δφ: A = MΔφ; теорема о кинетической энергии: A = ΔE_к.

3. Единицы СИ

• Угол φ — радиан, рад (размерность 1).
• Время t — секунда, с.
• Угловая скорость ω — рад/с, то есть с⁻¹.
• Угловое ускорение ε — рад/с², то есть с⁻².
• Момент силы M — Н·м = кг·м²·с⁻².
• Момент инерции I — кг·м².
• Угловой момент L — кг·м²/с.
• Кинетическая энергия и работа — джоуль, Дж = кг·м²·с⁻².
• Линейная скорость v — м/с; линейное ускорение a — м/с².

4. Опыты

Эксперименты с вращающимся телом показывают, что при неизменном моменте силы угловое ускорение тем меньше, чем больше момент инерции; это согласуется с M = Iε. Изменяя плечо приложенной силы, проверяют зависимость момента силы от плеча. Опыт с вращающимся стулом и перемещением грузов демонстрирует сохранение углового момента: при уменьшении момента инерции угловая скорость возрастает. Измерение работы сил и изменения энергии вращающегося тела иллюстрирует теорему о кинетической энергии.