2.7.2. Определите кинетическую энергию тонкого кольца радиуса $R$ и массы $m$, раскрученного до угловой скорости $\omega$ вокруг его оси. Больше или меньше эта энергия в случае сплошного диска того же радиуса и массы?
Решение
Кинетическая энергия вращающегося тела, определяется
$$K = \frac{J\omega ^2}{2}\quad(1)$$
Где, $J$ — момент инерции тела, а $\omega$ — угловая скорость вращения
Момент инерции тонкого кольца радиуса $R$ и массы $m$
$$J_\text{ring} = mR^2\quad(2)$$
А момент инерции сплошного диска того же радиуса и массы
$$J_\text{disc} = mR^2/2\quad(3)$$
Так как $J_\text{disc} < J_\text{ring}$, то кинетическая энергия вращающегося сплошного диска будет меньше, чем тонкого кольца
$$K_\text{disc} < K_\text{ring}\quad(4)$$
Подставляем $(2)$ в $(1)$ и получаем кинетическую энергию вращающегося кольца