Start › Klasy › Fizyka — Klasa 1 LO › Energia kinetyczna ruchu obrotowego

Energia kinetyczna ruchu obrotowego

Fizyka — Klasa 1 LO — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.

🧩Quizy 1

📘Teoria 1

Energia kinetyczna ruchu obrotowego (klasa 1 LO)

Wzór

$E_k=\frac{I\omega^2}{2}$.

Toczenie

Suma energii postępowej i obrotowej: $\frac{m v^2}{2}+\frac{I\omega^2}{2}$.

Analogia

Odpowiednik $\frac{m v^2}{2}$ dla obrotu.

∑Wzory 1

Energia ruchu obrotowego (klasa 1 LO)
$$E_k=\dfrac{I\omega^2}{2}$$

Co liczy: energię kinetyczną obracającej się bryły.

✍Zadania dodatkowe 10

Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.

Zadanie nr 1

Koło zamachowe o momencie bezwładności $I = 2\ \text{kg}\cdot\text{m}^2$ obraca się z prędkością kątową $\omega = 4\ \tfrac{\text{rad}}{\text{s}}$. Oblicz jego energię kinetyczną.

Zadanie nr 2

Jaka jest prędkość kątowa ciała o $I = 5\ \text{kg}\cdot\text{m}^2$, którego energia kinetyczna obrotowa wynosi $40\ \text{J}$?

Zadanie nr 3

Wyjaśnij, dlaczego koła zamachowe (ciężkie, o masie skupionej przy obwodzie) dobrze magazynują energię ruchu obrotowego.

Zadanie nr FZ08.2

Walec o momencie bezwładności $I=0{,}5\ \text{kg}\cdot\text{m}^2$ obraca się z prędkością kątową $\omega=6\,\tfrac{1}{\text{s}}$. Oblicz jego energię kinetyczną ruchu obrotowego.

Zadanie nr FZ08.3

Jednorodny walec pełny toczy się bez poślizgu. Stosunek energii kinetycznej ruchu postępowego do całkowitej energii kinetycznej walca wynosi:

A $\tfrac12$
B $\tfrac13$
C $\tfrac23$
D $\tfrac34$
Zadanie nr FZ08.4

Jednorodny walec toczy się bez poślizgu po poziomym podłożu. Oceń prawdziwość stwierdzeń.

  1. W czasie jednego pełnego obrotu walec przebywa drogę równą $2\pi R$.
  2. Energia kinetyczna ruchu obrotowego walca jest większa od energii ruchu postępowego.
  3. Prędkość punktu styku walca z podłożem jest chwilowo równa zeru.

Oceń prawdziwość każdego stwierdzenia (P — prawda, F — fałsz) i wybierz odpowiedni układ.

P/P/P 1. P, 2. P, 3. P
P/P/F 1. P, 2. P, 3. F
P/F/P 1. P, 2. F, 3. P
P/F/F 1. P, 2. F, 3. F
F/P/P 1. F, 2. P, 3. P
F/P/F 1. F, 2. P, 3. F
F/F/P 1. F, 2. F, 3. P
F/F/F 1. F, 2. F, 3. F
Zadanie nr FZ08.6

Walec pełny ($I=\tfrac12mR^2$) i obręcz ($I=mR^2$) staczają się bez poślizgu z tej samej wysokości. Wykaż, który z nich osiągnie większą prędkość u podnóża równi, i podaj stosunek tych prędkości.

Zadanie nr FZ08.8

Jednorodny walec o masie $m=10$ kg ciągnięty jest za oś poziomą siłą $F=30$ N i toczy się bez poślizgu. Oblicz przyśpieszenie środka masy walca oraz wartość siły tarcia statycznego.

Zadanie nr FZ08.9

Walec częściowo wydrążony ma moment bezwładności $I=k mR^2$, gdzie $k\gt \tfrac12$. Wyprowadź wzór na przyśpieszenie liniowe środka masy tego walca staczającego się bez poślizgu z równi o kącie $\beta$ w zależności od $g$, $\beta$ i $k$.

Zadanie nr FZ08.10

Łyżwiarka wiruje z prędkością kątową $\omega_1=3\,\tfrac{1}{\text{s}}$, mając moment bezwładności $I_1=4\ \text{kg}\cdot\text{m}^2$. Przyciąga ręce i jej moment bezwładności maleje do $I_2=1{,}6\ \text{kg}\cdot\text{m}^2$. Oblicz nową prędkość kątową oraz stosunek energii kinetycznych, i wyjaśnij, skąd bierze się różnica energii.

📄Zadania z arkuszy 18

Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.

Zadanie nr 3.2 · Matura 2026

Zadanie 3.2. W sytuacji 2. bloczek się obraca, a ciężarek porusza się pionowo w dół z przyśpieszeniem o wartości $a=\tfrac{1}{2}g$. Wyznacz F — wartość siły $\vec F$ — w zależności tylko od g, mc i mw.

Zadanie nr 2.1 · Matura 2025
Dany jest jednorodny pełny walec W1 oraz wydrążony częściowo (i osiowosymetrycznie) jednorodny walec W2. Walec W1 położono na równi pochyłej i puszczono swobodnie. Następnie na tej samej wysokości na tej równi położono walec W2 i także puszczono swobodnie. Prędkości początkowe obu walców były równe zero. Walce W1 oraz W2 staczały się z równi bez poślizgu. Kąt nachylenia równi do poziomego podłoża wynosi $\beta$. Momenty bezwładności: $I_1 = k_1 m R^2$ oraz $I_2 = k_2 m R^2$, gdzie $k_1 \neq k_2$. Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
  1. $k_2 > k_1$
  2. U podnóża równi całkowite energie kinetyczne walców W1 i W2 są sobie równe.
  3. U podnóża równi wartość prędkości ruchu postępowego walca W1 jest mniejsza od wartości prędkości ruchu postępowego walca W2.
Rysunek do zadania 2.1
P/P/P 1. P, 2. P, 3. P
P/P/F 1. P, 2. P, 3. F
P/F/P 1. P, 2. F, 3. P
P/F/F 1. P, 2. F, 3. F
F/P/P 1. F, 2. P, 3. P
F/P/F 1. F, 2. P, 3. F
F/F/P 1. F, 2. F, 3. P
F/F/F 1. F, 2. F, 3. F
Zadanie nr 2.2 · Matura 2025
Wyznacz $a$ – wartość przyśpieszenia liniowego walca W2 – w zależności tylko od wartości przyśpieszenia ziemskiego $g$, od kąta $\beta$ oraz od współczynnika $k_2$. Zapisz odpowiednie równania i przekształcenia oraz podaj postać wzoru na $a$.
Rysunek do zadania 2.2
Zadanie nr 2.1 · Matura 2024

Informacja do zadania 2. Jednorodny walec (m = 10 kg, promień R, I0 = ½mR²) ciągnięty poziomą siłą F = 30 N przyłożoną do osi, toczy się bez poślizgu. Poziomo działają tylko: siła F oraz siła tarcia statycznego T (nie osiąga wartości maksymalnej).

Zadanie 2.1. Oblicz iloraz Ekin post/Ekin całk (energia ruchu postępowego do całkowitej). Wynik podaj w postaci ułamka zwykłego.

Zadanie nr 2.2 · Matura 2024

Zadanie 2.2. Oblicz wartość przyśpieszenia liniowego środka masy walca.

Zadanie nr 1.2 · Próbny 2024

Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących platformy z zadania 1. w chwili $t=5$ s.

  1. Wszystkie punkty platformy różne od punktu $S$ mają takie samo przyśpieszenie kątowe.
  2. Największą wartość prędkości liniowej mają punkty leżące na brzegu platformy.
  3. Wszystkie punkty platformy mają tę samą wartość przyśpieszenia dośrodkowego.
P/P/P 1. P, 2. P, 3. P
P/P/F 1. P, 2. P, 3. F
P/F/P 1. P, 2. F, 3. P
P/F/F 1. P, 2. F, 3. F
F/P/P 1. F, 2. P, 3. P
F/P/F 1. F, 2. P, 3. F
F/F/P 1. F, 2. F, 3. P
F/F/F 1. F, 2. F, 3. F
Zadanie nr 3.1 · Próbny 2024

Walec $\mathcal{W}$ toczy się bez poślizgu, rozpędzany poziomą siłą $\vec{F}$ przyłożoną do linki nawiniętej na jego powierzchnię boczną (na górze). $I_{0}=\dfrac{1}{2}mR^{2}$. W pewnej chwili środek $S$ ma prędkość $v_{S}=2,5$ m/s. Punkt $A$ jest na górze walca (odcinek $SA$ pionowy), punkt $B$ z boku ($SB$ poziomy).

Rysunek do zadania 3a

Rysunek do zadania 3b

Wpisz wartości prędkości punktów $A$ i $B$ względem podłoża.

Zadanie nr 3.1 · Matura 2023

Zadanie 3.1. Oceń prawdziwość (P/F):
1. Toczący się bez poślizgu walec przebywa w czasie jednego obrotu drogę 2πR.
2. Energia kinetyczna ruchu postępowego walca jest większa od energii ruchu obrotowego walca.
3. Energia potencjalna opadającego ciężarka zamienia się w całości na energię kinetyczną ruchu postępowego i obrotowego walca.

P/P/P 1. P, 2. P, 3. P
P/P/F 1. P, 2. P, 3. F
P/F/P 1. P, 2. F, 3. P
P/F/F 1. P, 2. F, 3. F
F/P/P 1. F, 2. P, 3. P
F/P/F 1. F, 2. P, 3. F
F/F/P 1. F, 2. F, 3. P
F/F/F 1. F, 2. F, 3. F
Zadanie nr 3.2 · Matura 2023

Zadanie 3.2. Wyprowadź wzór na wartość a przyśpieszenia ciężarka w zależności tylko od g.

Zadanie nr 3.2 · Próbny 2022

Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących opadającego pręta z zadania 3.

  1. Podczas ruchu pręta punkt $S$ porusza się po łuku okręgu.
  2. Podczas ruchu pręta wartość prędkości punktu $B$ jest dwa razy większa od wartości prędkości punktu $S$.
  3. Jeśli dwukrotnie zmniejszymy początkowy kąt $\alpha_{0}$, to wartość prędkości końcowej punktu $S$ zmniejszy się dwukrotnie.
P/P/P 1. P, 2. P, 3. P
P/P/F 1. P, 2. P, 3. F
P/F/P 1. P, 2. F, 3. P
P/F/F 1. P, 2. F, 3. F
F/P/P 1. F, 2. P, 3. P
F/P/F 1. F, 2. P, 3. F
F/F/P 1. F, 2. F, 3. P
F/F/F 1. F, 2. F, 3. F
Zadanie nr 3.3 · Próbny 2022

Z tej samej wysokości, na której początkowo znajdował się koniec $B$ pręta, upuszczono swobodnie małą kulkę. Wartość prędkości kulki tuż przed uderzeniem w podłoże oznaczmy $v_{k}$, a wartość prędkości końca $B$ pręta tuż przed uderzeniem — $v_{B}$. Oblicz wartość liczbową ilorazu $\dfrac{v_{B}}{v_{k}}$. Zapisz obliczenia.

Zadanie nr 12.3 · Matura 2020

Wyznacz wartość liczbową stosunku $\dfrac{E_{kin1}}{E_{kin10}}$ — energii kinetycznej (obrotowej) jądra obecnie do energii, gdy jego promień był $10$ razy większy.

Zadanie nr 3.1 · Matura 2019

Wahadło Oberbecka: ciężarek P na nitce nawiniętej na walec wprawia bryłę w ruch obrotowy. Gdy ciężarek opada ruchem przyspieszonym, działają na niego $\vec F_B$ (reakcja nitki) i $\vec F_g$ (grawitacja); na walec w punkcie A działa $\vec F_A$ (reakcja nitki).

Rysunek do zadania

Dorysuj wektory sił i zapisz relacje ($>,=,\lt $): 1) $F_B$ ___ $F_g$; 2) $F_B$ ___ $F_A$.

Zadanie nr 5.2 · Matura 2017

Prędkość końcową kuli można też obliczyć z zasady zachowania energii, znając wysokość $h$. Oceń, czy poniższe wyprowadzenie jest poprawne: „$mgh=\tfrac12 mv^2$, skąd $v=\sqrt{2gh}$". (poprawne / niepoprawne) — uzasadnij.

Zadanie nr 3.1 · Matura 2016

Jednorodna kulka K1 toczy się bez poślizgu z wysokości $0{,}2$ m po pochylni 1, a kulka K2 — z tej samej wysokości po pochylni 2 (stromszej). Obie docierają do X. ($I=0{,}4mR^2$.)

Rysunek do zadania

Czas toczenia K2 do X jest [A krótszy niż / B taki sam jak] czas K1, ponieważ [1 K2 przebyła dłuższą drogę / 2 obie z tej samej wysokości / 3 K2 miała początkowo większe przyspieszenie].

Zadanie nr 3.2 · Matura 2016

Prędkość kulki K2 w punkcie X jest [A mniejsza / B taka sama / C większa] niż prędkość K1, ponieważ [1 K2 przebyła dłuższą drogę / 2 obie staczały się z tej samej wysokości / 3 K2 miała większe przyspieszenie].

Zadanie nr 3.3 · Matura 2016

Oblicz wartość prędkości kulki K1 w punkcie X. ($h=0{,}2$ m, $I=0{,}4mR^2$, $g=10\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.)

Zadanie nr 3.3 · Matura 2015

Słup o długości $12$ m był podnoszony bardzo powoli. Gdy był już prawie pionowy, lina odczepiła się i słup przewrócił się (obrót wokół podstawy). Oblicz wartość prędkości liniowej końca słupa w chwili uderzenia o ziemię. Traktuj słup jak cienki jednorodny pręt, $I=\tfrac13 mL^2$. ($g=10\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.)

Zacznij dziś

Zacznij naukę już dziś — to nic nie kosztuje

Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.