Momen inersia. Beberapa butiran mekanik badan tegar

Momen inersia. Beberapa butiran mekanik badan tegar
Momen inersia. Beberapa butiran mekanik badan tegar
Anonim

Salah satu prinsip fizikal asas interaksi jasad pepejal ialah hukum inersia, yang dirumuskan oleh Isaac Newton yang hebat. Kami menghadapi konsep ini hampir sentiasa, kerana ia mempunyai pengaruh yang sangat besar pada semua objek material dunia kita, termasuk manusia. Sebaliknya, kuantiti fizikal seperti momen inersia berkait rapat dengan undang-undang yang disebutkan di atas, menentukan kekuatan dan tempoh kesannya pada jasad pepejal.

Momen inersia
Momen inersia

Dari sudut pandangan mekanik, mana-mana objek material boleh digambarkan sebagai sistem mata yang tidak berubah dan tersusun dengan jelas (ideal), jarak antaranya tidak berubah bergantung pada sifat pergerakannya. Pendekatan ini memungkinkan untuk mengira dengan tepat momen inersia hampir semua badan pepejal menggunakan formula khas. Satu lagi nuansa menarik di sini ialahhakikat bahawa mana-mana kompleks, mempunyai trajektori yang paling rumit, pergerakan boleh diwakili sebagai satu set pergerakan mudah dalam ruang: putaran dan translasi. Ini juga menjadikan kehidupan lebih mudah untuk ahli fizik apabila mengira kuantiti fizik ini.

Momen inersia cincin
Momen inersia cincin

Untuk memahami apakah momen inersia dan apakah pengaruhnya terhadap dunia di sekeliling kita, adalah paling mudah untuk menggunakan contoh perubahan mendadak dalam kelajuan kenderaan penumpang (brek). Dalam kes ini, kaki penumpang yang berdiri akan diseret bersama oleh geseran di atas lantai. Tetapi pada masa yang sama, tiada kesan akan dikenakan pada batang tubuh dan kepala, akibatnya mereka akan terus bergerak pada kelajuan yang ditetapkan yang sama untuk beberapa waktu. Akibatnya, penumpang akan condong ke hadapan atau jatuh. Dalam erti kata lain, momen inersia kaki, dipadamkan oleh daya geseran di atas lantai, akan jauh lebih rendah daripada titik-titik badan yang lain. Gambar bertentangan akan diperhatikan dengan peningkatan mendadak dalam kelajuan sebuah bas atau kereta trem.

Momen inersia boleh dirumuskan sebagai kuantiti fizik yang sama dengan hasil tambah hasil jisim asas (titik individu bagi jasad pepejal) dan kuasa dua jaraknya dari paksi putaran. Ia berikutan daripada definisi ini bahawa ciri ini adalah kuantiti tambahan. Ringkasnya, momen inersia jasad material adalah sama dengan jumlah penunjuk yang serupa bahagiannya: J=J1 + J2 + J 3 + …

Momen inersia bola
Momen inersia bola

Penunjuk badan geometri kompleks ini ditemui secara eksperimen. akaun untukmengambil kira terlalu banyak parameter fizikal yang berbeza, termasuk ketumpatan objek, yang boleh menjadi tidak homogen pada titik yang berbeza, yang mewujudkan apa yang dipanggil perbezaan jisim dalam segmen badan yang berbeza. Sehubungan itu, formula standard tidak sesuai di sini. Contohnya, momen inersia cincin dengan jejari tertentu dan ketumpatan seragam, mempunyai paksi putaran yang melalui pusatnya, boleh dikira menggunakan formula berikut: J=mR2. Tetapi dengan cara ini, nilai ini tidak akan dapat dikira untuk gelung, yang semua bahagiannya diperbuat daripada bahan yang berbeza.

Dan momen inersia bola struktur pepejal dan homogen boleh dikira dengan formula: J=2/5mR2. Apabila mengira penunjuk ini untuk badan berbanding dengan dua paksi selari putaran, parameter tambahan dimasukkan ke dalam formula - jarak antara paksi, dilambangkan dengan huruf a. Paksi kedua putaran dilambangkan dengan huruf L. Contohnya, formula mungkin kelihatan seperti ini: J=L + ma2.

Eksperimen berhati-hati mengenai kajian gerakan inersia jasad dan sifat interaksinya pertama kali dibuat oleh Galileo Galilei pada permulaan abad keenam belas dan ketujuh belas. Mereka membenarkan saintis yang hebat, yang mendahului zamannya, untuk menetapkan undang-undang asas mengenai pemeliharaan oleh badan fizikal keadaan rehat atau gerakan rectilinear berbanding dengan Bumi tanpa kehadiran badan lain yang bertindak ke atasnya. Undang-undang inersia menjadi langkah pertama dalam mewujudkan prinsip fizikal asas mekanik, yang pada masa itu masih samar-samar, tidak jelas dan tidak jelas. Selepas itu, Newton, merumuskan undang-undang umum gerakanbadan, termasuk di antaranya hukum inersia.

Disyorkan: