Mikä on inertia? Sanan "inertia". Inertia jäykän kappaleen. Määritettäessä hitausmomentti

Arjen kokemuksia voimme vahvistaa seuraaviin johtopäätöksiin: nopeuden ja suunnan vartalon liikkeitä voidaan muuttaa ainoastaan sen vuorovaikutusta toisen elimen. Tämä aiheuttaa ilmiö inertia, josta puhutaan tässä artikkelissa.

Mikä on inertia? Esimerkki elämän huomautukset

Tarkastellaan tapausta, jossa mikä tahansa elin alkuvaiheessa kokeen on jo liikkeessä. Myöhemmin näemme, että lasku nopeutta ja pysäyttää keho ei voi tapahtua ilman lupaa, koska syy tähän on vaikuttanut hänen toisen elimen.

Sinulla on luultavasti enemmän kuin kerran havaita, kuinka matkustajia, jotka matkustavat joukkoliikenteen, yhtäkkiä nojata eteenpäin jarrutuksen tai painetaan kyljelleen tiukan käännöksen. Miksi? Selittää tarkemmin. Kun esimerkiksi urheilijat ajaa tietyn matkan, he yrittävät kehittää maksiminopeuden. Running kautta maaliin, se on jo mahdollista, mutta ei juosta, mutta et voi lopettaa lyhyitä, joten urheilija kulkee muutaman metrin, eli suorittaa rullaus.

Yllä olevista esimerkeistä voidaan päätellä, että kaikki tahot on ominaisuus pitää nopeuden ja liikkeen suunnasta voimatta samalla nopeasti muuttaa niitä myöhemmin toiminnan kehossa. Voimme olettaa, että ilman ulkoisia toimia kehon ja säilyttää nopeuden ja liikkeen suunnasta niin kauan kuin haluat. Joten, mikä on inertia? Tämä ilmiö säilyttäminen kehon nopeus ilman altistuminen muille elimille.

Avaaminen inertia

Tällainen ominaisuus elinten löysi Italian tiedemies Galileo Galilei. Perustuu niiden kokeiluja ja perustelut, hän väitti: jos elimistö ei reagoi muiden elinten, se on rauhallinen tila, tai siirtää tasaisesti. Löytönsä mukana tieteen lakina hitaus, mutta tarkemmin muotoiltu se Rene Dekart Isaak Nyuton jo toteutettu järjestelmäänsä lakeja.

Mielenkiintoinen seikka: inertia, määritelmä, joka on johtanut meidät Galileon pidettiin antiikin Kreikassa Aristoteles, mutta koska puute tieteen kehitystä, sen sanamuotoa ei annettu. Newtonin ensimmäinen laki sanoo: on olemassa
viitekehyksen suhteen, joka elin, joka liikkuu jatkuvasti pitää sen nopeus vakio, jos se ei toimi muun elimen. Formula inertia yhteen ja tiivistää offline mutta alle annamme monia muita kaavoja paljastavat sen ominaisuuksista.

hitaus elinten

Me kaikki tiedämme, että ihmisen nopeus, autolla, junalla, laivalla tai muiden elinten kasvaa vähitellen, kun he alkavat liikkua. Kaikki teistä ovat nähneet käynnistää ohjuksia televisiossa tai ottamalla pois lentokoneen lentokentällä - ne lisäävät nopeutta ei katkonaista, mutta vähitellen. Surveillance, sekä päivittäisiä käytännön mukaista, että kaikki tahot on yhteinen piirre: nopeus liikkeen elinten parhaillaan niiden vuorovaikutus on muuttumassa vähitellen, minkä vuoksi ne joutuvat muuttamaan jonkin aikaa. Tämä piirre puhelin on nimeltään hitaus.

Kaikki inertit ruumiin, mutta eivät kaikki samat inertia. Kaksi vuorovaikutuksessa elimet on suurempi siinä järjestyksessä, jonka tehtävänä on hankkia pienempi kiihtyvyys. Niinpä esimerkiksi, ammuttaessa aseen tulee vähemmän kiihtyvyys kuin patruunan. Kun hylkivät toisiaan aikuisten ja lasten aikuisen luistelija saa pienemmästä kiihtyvyydestä kuin lapsi. Tämä osoittaa, että inertia aikuisen enemmän.

Luonnehtia inertia elimet ovat tulleet erityinen arvo - kehon painoa, se on yleensä merkitty kirjaimella m. , Jotta voitaisiin verrata massojen eri elinten, massa joku heistä olisi pidettävä laite. Hänen valinta voi olla mielivaltainen, mutta se on kätevä käytännössä. SI-yksikön massa kesti erityinen viittaus on tehty kovasta platinan ja iridiumin. Se on meille kaikille tunnettu nimi - kilogrammaa. On huomattava, että inertia jäykkä kappale on 2 tyyppiä: etenemis- ja kiertoliike. Ensimmäisessä tapauksessa toimenpiteeseen inertia on massa, toisessa - hitausmomentti, joista keskustelemme myöhemmin.

hitausmomentti

Ns skalaari fysikaalinen suure. SI-yksikkö hitausmomentti on kg · m ^2. Yleistynyt kaava on seuraava:

Tässä m _i - on massa rungossa, _r - on etäisyys elin z-akselin kohdissa avaruuskoordinaattijärjestelmään. Sanalliseen tulkintaan voimme sanoa, että hitausmomentti määritetään summa tuotteiden alkeis massa kerrottuna etäisyyden neliöön alustaan asetettu.

On toinen kaava, tunnettu siitä, että tietty hitausmomentti:

On dm - solumassan, r - etäisyys elementistä dm z-akselin. Suullisesti voidaan formuloida: hitausmomentti massa olevia järjestelmän, tai suhteessa napavarren (piste) - on algebrallinen summa tuotteiden materiaalin massan pistettä muodostavat kehossa, etäisyyden neliöön 0 pole.

On syytä mainita, että on olemassa 2 erilaista hitausmomenttien - aksiaalinen ja keskipakoisvoiman. Myös sellainen asia pääasiallisena jäyhyysmomentit (GMI) (suhteessa pääakseleille). Pääsääntöisesti ne ovat aina erilaisia. Nyt voimme laskea jäyhyysmomentit monille elimille (sylinteri, levy, pallo, kartio, pallo, ja niin edelleen.), Mutta emme kaivaa tarkentaminen kaikki kaavat.

viite järjestelmä

Ensimmäisen lain Newton käsiteltiin yhtenäinen suoraviivaisen liikkeen, joka voidaan nähdä vain tietyssä viitekehys. Jopa noin analyysi mekaanisia ilmiöitä, osoittaa, että laki inertia suoritetaan ei kaikissa kehyksissä viitataan.

Harkitse yksinkertainen kokeilu: laitoimme pallon vaakasuorassa olevaan pöytään autossa ja tarkkailla sen liikettä. Jos juna tulee olemaan rauhallisuuden tilan suhteessa maahan, sitten pallo pitää rauhallisena, kunhan emme toimi sille toisen elimen (esim käsi). Siksi viittaus, joka liittyy maapallon, lakia inertia hallussaan.

Kuvitella, että juna menee Maasta tasaisesti ja suoraan. Sitten viittaus, joka liittyy junan, pallo säästää mielentila, ja yksi, joka liittyy maapallon, - tila tasaisessa liikkeessä. Näin ollen, laki inertia suoritetaan ei ainoastaan liittyvän viitekehyksen maan kanssa, mutta myös kaikissa muissa liikkuvat suhteessa maan tasaisesti ja suoraan.

Nyt kuvitella, että junan ottaa vauhtia nopeasti tai kytkeytyy äkkiä (kaikissa tapauksissa, se kiihtyy suhteessa maahan). Sitten, kuten ennenkin, pallo ylläpitää yhtenäistä ja suoraviivaisen liikkeen, jossa hän oli ennen ylinopeutta juna. Kuitenkin suhteessa pallorivi itse on peräisin valtion rauhallinen, vaikka ei ole mitään elintä, jonka päätelty sen häneltä. Tämä tarkoittaa sitä, että liittyvän viitekehyksen kanssa kiihtyvyys junan suhteessa maahan, laki inertia on rikki.

Niinpä kehys jossa olet lakia inertia kutsutaan inertiaalinen. Ja ne, joita ei toteuteta, - ei-inertiaalinen. Määritellä ne yksinkertaisesti: jos kappale liikkuu tasaisesti suorassa linjassa (joissakin tapauksissa - on rauhallisesti), inertiaalinen järjestelmä; Jos esitys epätasainen - ei-inertiaalinen.

inertiavoiman

Tämä on melko arvostettu käsite, ja niin yrittää niin paljon kuin mahdollista pohtia sitä yksityiskohtaisesti. Tässä on esimerkki. Seisot hiljaa bussissa. Yhtäkkiä hän alkaa liikkua, ja siten saada kiihtyvyys. Tulet nojata taaksepäin ohi. Mutta miksi? Kuka olet vetänyt? Vuodesta näkökulmasta tarkkailija Earth (inertiatietoyksikköä järjestelmä) pysyt paikallaan, kun tehdään ensimmäinen laki Newton. Vuodesta näkökulmasta tarkkailijana linja, aloitat menossa taaksepäin, ikään kuin missään voimaa. Itse asiassa, jalat, jotka on yhdistetty kitkan lattiaan linja, edetä sen, ja sinä,
menettää tasapainonsa, hänen täytyi turvautua. Siten, kuvaamaan kehon liike ei-inertiaalikoordinaatisto on tarpeen ottaa käyttöön ja ottaa huomioon ylimääräisiä voimia, jotka vaikuttavat ruumiinosaan siteitä tällaiseen järjestelmään. Nämä voimat ovat Inertiavoimat.

Huomaa, että ne ovat kuvitteellisia, koska ei ole ainoa elin tai kentän vaikutuksen alaisena, jonka olet alkoi liikkua bussissa. Newtonin lakeja massavoimien ei kuitenkaan sovelleta, käyttää niitä yhdessä "todellisen" voimat avulla voimme kuvata liikettä mielivaltainen kuin inertiaviiteyksikkö käyttävät erilaisia työkaluja. Tämä on idea panos Inertiavoimat.

Joten, nyt tiedät mitä on inertia hitausmomentti ja inertiatietojärjestelmät hitausvoimat. Liikettä.

Etenevää liikettä järjestelmät

Oletetaan, että jotkut elin ei-inertiaviiteyksikkö runko liikkuu kiihtyvyys ₀ suhteessa hitausvoima toimii F. ei-inertiaalinen yhtälö analoginen Newtonin toinen laki on muotoa:

Jossa ₀ - rungon kiihtyvyys jonka massa on m, joka on aiheuttanut voiman F suhteen ei-inertiaalikoordinaatisto; _Іn F - voima _inertia. Voima F oikealla puolella on "todellinen" siinä mielessä, että se on saatu vuorovaikutus kiintoaineiden riippuen ainoastaan ero koordinaatit ja nopeudet vuorovaikutuksessa materiaalin kohtia, jotka eivät muutu kehyksestä toiseen, liikkuvan translaation. Näin ollen, se ei muutu, ja voima F. Se on invariantti suhteessa tällainen siirtyminen. Ja tässä syntyy _іn F ei siksi vuorovaikutuksen elinten mutta koska kiihtyvä liike viitteen järjestelmän, minkä vuoksi se on muuttumassa nopean siirtymisen eri järjestelmää, joten se ei ole muuttumaton.

Keskipakoisvoiman inertia

Harkitse käyttäytymistä elinten kuin inertiaalikoordinaatisto. XOY pyörii suhteessa inertiaalinen järjestelmä merkitsee, oletamme Maan tasaisella kulmanopeudella ω. Eräs esimerkki on järjestelmä alla olevassa kuvassa.

Edellä on esitetty levy, jossa on säteen suunnassa kiinnitetty tangon ja yllään sininen pallo, "sidottu" taajuusmuuttajan akselin joustava köysi. Kunnes levy pyörii, köysi ei ole epämuodostunut. Kuitenkin, kun purkautuvan ajaa pallon hieman venyttää köyden kunnes elastinen voima F _ke ei tullut niin, että on tuote, massa m pallon sen normaalissa kiihtyvyys a _n = -ω ² R, niin on olemassa F = -mω _vrt ² _R, jossa R - säde ympyrän, joka kuvaa pallon pyöriessä järjestelmän ympärille.

Jos kulmanopeus ω levy pysyy vakiona, ja pallo pysähtyy liike suhteessa akseliin OX. Tässä tapauksessa suhteellisen XOY viite järjestelmä liittyy levy, pallo on tilassa rauhallinen. Tämä johtuu siitä, että tässä järjestelmässä, lisäksi voiman F _ke, vaikuttaa pallon F _cf inertia, joka on suunnattu pitkin säde pyörimisakselin levyn. Voima, joka on muodoltaan, kuten alla olevassa kaavassa, on nimeltään keskipakovoima inertia. Se voi tapahtua vain pyörivä kehyksiä varten.

Coriolis force

On käynyt ilmi, että kun elimet liikkuvat suhteessa pyörivään viitekehys, niitä, lisäksi keskipakovoimien inertia, toimii toinen voima - coriolis. Se on aina kohtisuorassa vektori V kehon nopeus, mikä tarkoittaa, että se ei suorita mitään työtä kehoon. Korostamme, että Coriolis-voima ilmenee vain silloin, kun runko liikkuu suhteessa ei-inertiaviiteyksikkö runko, joka suorittaa kierto. Sen kaava on seuraava:

Koska lauseke (v * ω) saadaan vektori tuote vektorien suluissa, niin voidaan päätellä, että suunta Coriolis voima määräytyy oikean käden sääntö suhteessa niihin. Sen yksikkö on:

Tässä Ө - on Vektoreiden välisen kulman v ja w.

lopuksi

Inertia - se on uskomaton ilmiö, joka päivittäin kummittelee jokainen ihminen satoja kertoja, vaikka emme huomaa sitä. Olemme sitä mieltä, että artikkeli on antanut sinulle tärkeitä vastauksia kysymyksiin siitä, mikä on inertia, joka on voimaa ja hitausmomentit, joka löysi ilmiö inertia. Toki, se oli mielenkiintoista.