Чтобы найти мощность электромотора, нужно сначала найти момент инерции карусели, а затем использовать формулу для мощности.
1. Момент инерции карусели можно найти, используя формулу момента инерции для круглого диска:
I = (1/2) * m * r^2,
где I - момент инерции, m - масса диска, r - радиус диска.
Подставляем известные значения:
I = (1/2) * 250 кг * (2 м)^2 = 500 кг * м^2.
2. Далее найдём суммарный момент инерции системы людей:
I_sum = m1 * r1^2 + m2 * r2^2 + m3 * r3^2 + m4 * r4^2,
где m1, m2, m3, m4 - массы человек, r1, r2, r3, r4 - расстояния от оси вращения до каждого человека.
Подставляем известные значения:
I_sum = (80 кг * (1.8 м)^2) + (70 кг * (1.6 м)^2) + (50 кг * (1.5 м)^2) + (90 кг * (1 м)^2).
3. Рассмотрим движение карусели с тормозящим моментом. По второму закону Ньютона:
Στ = I * α,
где Στ - сумма моментов сил, I - момент инерции, α - угловое ускорение.
Подставляем известные значения:
50 Н*м = 500 кг * м^2 * α.
Находим угловое ускорение:
α = 50 Н*м / 500 кг * м^2 = 0.1 рад/с^2.
4. Наконец, для нахождения мощности электромотора используем формулу:
P = τ * ω,
где P - мощность, τ - момент силы, действующий на вращающийся объект, ω - угловая скорость объекта.
Зная, что через 10 секунд карусель вращается со скоростью 1об/с, что соответствует угловой скорости ω = 2π рад/с, подставляем значения:
P = 50 Н*м * 2π рад/с = 100π Вт ≈ 314.159 Вт.
Таким образом, мощность электромотора составляет примерно 314.159 Вт.