Druga zasada dynamiki ruchu obrotowego - sformułowanie II zasady dynamiki dla ruchu obrotowego bryły sztywnej wokół stałej osi. Dotyczy np. sytuacji, gdy oś obrotu jest wymuszona przez zewnętrzne więzy. Mówi ona, że jeśli na pewne ciało, o momencie bezwładności względem tej osi równym I, działają zewnętrzne siły, które wywierają na to ciało wypadkowy moment siły M, to w wyniku tego ciało będzie obracać się z przyspieszeniem kątowym takim, że:
Moment bezwładności ciała I zależy od wyboru osi obrotu, od kształtu ciała i od rozmieszczenia masy w ciele. Moment bezwładności zwykle mierzy się go w kg·m². Moment bezwładności punktu materialnego jest iloczynem jego masy i kwadratu odległości od osi obrotu: I=mr2
gdzie: m - masa punktu; r - odległość punktu od osi obrotu.
Mamy pręt o długości L i masie M, jeśli jednorodny to jego gęstość liniowa w każdym punkcie ρ=M/L.
Podzielmy zatem pręt o długości L na nieskończenie wiele małych odcinków o masie dM=ρdl. Jeśli ustawimy oś obrotu jako oś igreków, to dl będzie przebiegać od -½L do +½L. Zatem pozostaje całkować:
Twierdzenie Steinera Jeśli moment bezwładności względem osi przechodzącej przez środek ciala wynosi Io, to względem osi równoległej do danej i odleglej od niej o a, moment bezwładności będzie wynosił
I=Io+ ma2; gdzie m= masa ciala
Ruch harmoniczny to każdy ruch w którym siła starająca się przywrócić położenie
równowagi jest proporcjonalna do wychylenia od stanu równowagi.
-Amplituda w ruchu drgającym i w ruchu falowym jest to największe wychylenie z położenia równowagi.
-Okres – czas wykonania jednego pełnego drgania w ruchu drgającym
Ale
więc
f – częstotliwość
ω – częstość kołowa
-częstość kołowa - wielkość określająca, jak szybko powtarza się zjawisko okresowe.
-częstotliwość - wielkość fizyczna określająca liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. W układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1 sekundy.
Wahadło matematyczne (opis ruchu)-Dla małych wychyleń θ jest bliskie zera, wówczas funkcję sinus można przybliżyć jej argumentem, co prowadzi do równania:
Powyższe równanie jest równaniem ruchu drgania harmonicznego, którego ogólna postać jest dana wzorem:
gdzie
jest częstością kołową drgań a T - okresem. Wynika stąd, że okres drgań wynosi:
Takie drgania wahadła matematycznego nazywamy drganiami własnymi wahadła.
Wzór na okres drgań wahadła fizycznego dla małych wychyleń:
Przez analogię do wahadła matematycznego wzór ten zapisuje się jako:
,