Start › Klasy › Fizyka — Klasa 2 LO — rozszerzony › Moment bezwładności

Moment bezwładności

Fizyka — Klasa 2 LO — rozszerzony — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.

📘Teoria 1

Moment bezwładności (klasa 1 LO)

Znaczenie

Miara bezwładności w ruchu obrotowym; zależy od masy i jej rozłożenia względem osi.

Definicja

Dla punktu materialnego $I=m r^2$.

Analogia

W ruchu obrotowym pełni rolę masy, a moment siły — rolę siły.

∑Wzory 1

Moment bezwładności punktu materialnego
$$I = m r^2$$

Do czego służy: opisuje „bezwładność w ruchu obrotowym" — jak trudno wprawić ciało w obrót. Dla punktu materialnego $I = m r^2$; dla układu punktów sumujemy: $I = \sum m_i r_i^2$. Im dalej masa od osi, tym większy moment bezwładności.

🧩Quizy 1

✍Zadania dodatkowe 9

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

Zadanie nr 1

Punkt materialny o masie $0{,}5\ \text{kg}$ krąży w odległości $4\ \text{m}$ od osi. Oblicz jego moment bezwładności.

Zadanie nr 2

Dwa punkty: $1\ \text{kg}$ w odległości $2\ \text{m}$ i $2\ \text{kg}$ w odległości $1\ \text{m}$ od osi. Oblicz łączny moment bezwładności.

Zadanie nr 3

Wyjaśnij, dlaczego łyżwiarka przyciągająca ręce do ciała zaczyna wirować szybciej.

Zadanie nr FZ08.1

Na kole o promieniu $0{,}4$ m działa styczna siła $15$ N. Oblicz moment tej siły względem osi koła.

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 FZ08.5

Koło zamachowe o momencie bezwładności $I=4\ \text{kg}\cdot\text{m}^2$ rozpędzono od spoczynku do $\omega=10\,\tfrac{1}{\text{s}}$ w czasie $5$ s. Oblicz moment siły napędzającej koło.

Zadanie nr FZ08.7

Na walec o momencie bezwładności $I=\tfrac12MR^2$ ($M=4$ kg, $R=0{,}2$ m) nawinięto nić, na której końcu wisi ciężarek o masie $m=2$ kg. Oblicz przyśpieszenie ciężarka ($g=10\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$).

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 8

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

Zadanie nr 3.1 · Matura 2026

Informacja do zadania 3. Bloczek 𝒲 (jednorodny walec, masa mw, promień R, I0 = ½mwR²) podwieszono do sufitu; przez niego przerzucono linę. Do jednego końca przymocowano ciężarek 𝒞 (masa mc), do drugiego przyłożono siłę F pod kątem α do poziomu. Lina nierozciągliwa, nie ślizga się; bloczek obraca się bez tarcia.

Zadanie 3.1. W sytuacji 1., gdy ciężarek i bloczek się nie poruszają, wartość siły F wyraża się wzorem: A. mcg; B. (mc+mw)g; C. mcg·cos α; D. mcg·sin α.

A F = m_c·g
B F = (m_c + m_w)·g
C F = m_c·g·cos α
D F = m_c·g·sin α
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 2.1 · 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 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 3.1 · Próbny 2022

Cienki jednorodny pręt o masie $m$ i długości $l$ ma koniec $A$ oparty (nieruchomy), a koniec $B$ początkowo podtrzymywany pod kątem $\alpha_{0}$; po zwolnieniu pręt opada obracając się wokół $A$. $I_{A}=\dfrac{1}{3}ml^{2}$, $I_{S}=\dfrac{1}{12}ml^{2}$.

Rysunek do zadania 3

Podczas ruchu pręta jego przyśpieszenie kątowe jest określone wzorem

A $\varepsilon=\dfrac{3}{2}\cdot\dfrac{g}{l}\cos\alpha_{t}$
B $\varepsilon=\dfrac{3}{2}\cdot\dfrac{g}{l}\sin\alpha_{t}$
C $\varepsilon=3\cdot\dfrac{g}{l}\cos\alpha_{t}$
D $\varepsilon=3\cdot\dfrac{g}{l}\sin\alpha_{t}$
Zadanie nr 3.3 · Matura 2019

Wyprowadź wzór $I=mr^2\left(\dfrac{g}{a}-1\right)$ na moment bezwładności obracającej się części ($m$ — masa ciężarka, $r$ — promień walca). Skorzystaj z równań dynamiki lub z zasady zachowania energii.

Zadanie nr 3.4 · Matura 2019

Gdy obciążniki zamocowano bliżej osi obrotu, to: 1) moment bezwładności układu czterech obciążników (wzrósł / zmalał / nie uległ zmianie); 2) siła napięcia nitki (wzrosła / zmalała / nie uległa zmianie).

Zadanie nr 13 · Matura 2017

Na rysunkach kropką zaznaczono trzy różne osie prostopadłe do płaszczyzny rysunku, wokół których może obracać się spinacz biurowy.

Rysunek do zadania

Zaznacz rysunek, na którym spinacz ma największy moment bezwładności względem danej osi.

A A
B B
C C
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.