Što je inercija? Značenje riječi "inercija". Inercije krutog tela. Određivanje momenta inercije

Iz svakodnevnog iskustva možemo potvrditi sledeći zaključak: brzinu i pravac kretanja tijela može se mijenjati samo u interakciji sa drugim tijelo. To dovodi do fenomena inercije, koji razmatramo u ovom članku.

Što je inercija? Primjer život zapažanja

Razmotrimo slučaj u kojem je bilo tijelo u početnoj fazi eksperimenta već u pokretu. Kasnije ćemo vidjeti da je smanjenje brzine i zaustavi tijelo ne može održati bez dozvole, jer je razlog za to je efekat na njega drugog organa.

vjerojatno imate više od jednom primetio kako putnicima koji putuju u javnom prijevozu, iznenada nagne naprijed prilikom kočenja ili pritisne na svojoj strani na oštar zaokret. Zašto? Objasnite dalje. Kada se, na primjer, sportisti pokrenuti određene udaljenosti, oni pokušavaju da razviju maksimalnu brzinu. Prolazi kroz ciljnu liniju, već je to moguće, a da se ne radi, ali ne možete prestati kratko, pa je sportaš vodi nekoliko metara, to jest, obavlja po inerciji.

Iz navedenog primjera se može zaključiti da su sva tijela imaju mogućnost da zadrži brzinu i pravac kretanja, bez mogućnosti istovremeno odmah ih mijenjati kasnije akcijski tijela. Možemo pretpostaviti da je u odsustvu spoljne aktivnosti tijela i očuvanja brzine i smjera kretanja koliko god želite. Dakle, ono što je inercija? Ovo očuvanje fenomen brzina tijela u odsustvu izloženost drugim tijelima.

Otvaranje inercije

Takva imovina tijela otkrivena, italijanski naučnik Galileo Galilei. na njihovim eksperimentima i zaključivanja na osnovu, on je tvrdio: ako tijelo ne reaguje sa drugim organima, što je u stanju mirovanja, ili se kreće ravnomjerno. Njegova otkrića uključena u nauci kao zakon inercije, ali detaljnije formulirana je Rene Descartes i Isak Njutn je već implementiran u svom sistemu zakona.

Zanimljiva činjenica: inercije, čija je definicija nas je dovela do Galileo je smatrao u staroj Grčkoj Aristotel, ali zbog nedostatka razvoja nauke, tačna formulacija nije dao. Njutnov Prvi zakon On glasi: postoje
referentni okvir u odnosu na koji je tijelo koje se kreće stalno održava brzinu konstantnom, ako ne radi bilo koji drugi organ. Formula inercija u jednom i sažeti na mreži, ali ispod dajemo mnoge druge formule otkrivaju svoje karakteristike.

inercije tijela

Svi znamo da je ljudske brzine, automobil, vlak, brod ili drugih organa povećava postepeno, kada počnu da se kreće. Svi ste vidjeli lansiranje projektila na TV-u ili skidanje aviona na aerodromu - oni povećati brzinu nije prekidima, ali postepeno. Nadzor, kao i svakodnevna praksa ukazuje na to da sva tijela imaju zajedničko obilježje: brzine kretanja tijela u procesu njihove interakcije mijenja postepeno, i zato im je potrebno promijeniti neko vrijeme. Ova funkcija ovog telefona se zove inercija.

Sve nepomično tijelo, ali ne i sve iste inercije. Od dva interakciji tijela to će biti veći u red, koji će dobiti niže ubrzanje. Tako, na primjer, kada je pucao iz pištolja postaje manje ubrzanje od kasete. Kada je međusobna odbojnost odraslih i dijete odrasle osobe skejter dobija niže ubrzanje od djeteta. Ovo ukazuje na to da je inercija odrasle osobe više.

Za karakterizaciju inercija tijela su uvele posebnu vrijednost - tjelesne težine, obično se označava slovom m. Kako bi bili u stanju da se uporede mase različita tijela, masa bilo koje od njih treba uzeti u obzir jedinice. Njen izbor može biti proizvoljan, ali mora biti pogodan za praktičnu upotrebu. SI jedinica za masu je poseban osvrt napravljen od tvrde legure platine i iridija. To je svima nama dobro poznato ime - kilogramu. Napominje se da je inercija krutog tijela je 2 tipa: Translational i rotacije. U prvom slučaju, mjera inercije je masa, u drugoj - moment inercije, što ćemo razgovarati kasnije.

moment inercije

Takozvani skalarnih fizičke količine. SI jedinica za moment tromosti je kg m². A generalizovati formula je kako slijedi:

ovdje m_ja - masovna tačaka tela, r_ja - ukazuje od tijela prema osi z u prostornom koordinatnom sistemu. U verbalno tumačenje možemo reći da je moment inercije je određena suma proizvoda osnovne mase pomnožen sa kvadratom udaljenosti u bazu set.

Postoji još jedna formula, odlikuje određenom trenutku inercije:

ovdje dm - stavka težine, r - udaljenost od elementa do dm-osi z. Verbalno može formulisati kao: moment inercije mase tačkama sistema, ili u odnosu na pol tijelo (točka) - je algebarski zbir proizvoda mase materijala tačaka koje čine tijelo, kvadratu udaljenosti od 0 do pol.

Važno je napomenuti da postoje 2 vrste momenata inercije - aksijalne i centrifugalne. Tu je i takva stvar kao glavni momenti inercije (GMI) (u odnosu na glavne ose). Po pravilu, oni su uvijek različite. Sada možemo izračunati trenutke inercije za mnoge tijela (cilindar, disk, kugla, konus, sfera, i tako dalje.), Ali nećemo zalaziti u usavršavanje svih formula.

referentni sistem

Prvi zakon Newton bavio uniformu pravolinijskog kretanja, što se može vidjeti samo u određenim referentni okvir. Čak i približan analiza mehanički fenomeni To pokazuje da je zakon inercije se ne vrši u sve referentne okvire.

Razmotrimo jednostavan eksperiment: stavimo loptu na horizontalnu stolu u auto i posmatra njeno kretanje. Ako će voz biti u stanju mira u odnosu na Zemlju, onda lopta će zadržati miran sve dok se ne postupi na to drugi organ (npr rukom). Stoga, u referentni sistem koji je povezan sa Zemljom, zakon inercije drži.

Zamislite da će voz ide od Zemlje ravnomjerno i ravno. Zatim, u referentni sistem koji je povezan sa vozom, lopta će spasiti stanje uma, kao i onaj koji je povezan sa Zemljom, - stanje uniforme kretanja. Stoga, zakon inercije se vrši ne samo u referentni okvir u vezi sa zemljom, ali iu svim drugim kreće u odnosu na Zemlju ravnomjerno i ravno.

Sada zamislite da je voz pokupi brzina brzo ili naglo pretvara (u svim slučajevima, to je ubrzan u odnosu na Zemlju). Tada, kao i do sada, lopta održava uniformu i pravolinijskog kretanja, koje je imala prije brzi voz. Međutim, s obzirom na loptu voz sama dolazi iz stanja smirenosti, iako ne postoji tijelo koje bi se zaključiti iz njega. To znači da je u referentni okvir u vezi s ubrzanjem voza u odnosu na zemlju, zakon inercije je slomljen.

Dakle, okvir u kojem ste zakon inercije nazivaju inercijalni. A oni koji se ne obavljaju, - ne-inercijalni. Definirati ih jednostavno: ako je tijelo ravnomjerno kreće u ravnoj liniji (u nekim slučajevima - je smirenost), a zatim inertsialnaya- sistem ako neujednačena kretanja - non-inercijalni.

inercija sila

Ovo je prilično vrijednosti koncept, i tako pokušati što je više moguće da se to razmotriti u detalje. Ovdje je primjer. Stojite mirno u autobusu. Odjednom on krene, i na taj način dobija ubrzanje. Ćete zavaliti prošlost. Ali zašto? Ko si ti izvukao? Sa stanovišta promatrača na Zemlji (Inercije referentni sistem) vi i dalje na snazi, a izveli prvi zakon Njutna. Sa stanovišta posmatrača gledišta u autobusu, počnete ide unazad, kao da ni pod kojim sile. U stvari, vaše noge, koje su povezane trenjem s poda autobusa, nastavi s tim, a ti,
izgubi ravnotežu, morao je da padne natrag. Dakle, da bi opisao kretanje tijela u ne-inercijalni referentni okvir je potrebno uvesti i uzeti u obzir dodatnih snaga koje djeluju na dio veze telo sa takvim sistemom. Te snage su snage inercije.

Imajte na umu da su izmišljeni, jer ne postoji jedinstveno tijelo ili na terenu, pod uticajem koje ste počeli da se u autobusu. Newton zakoni o ne primjenjuju sile inercije, međutim, da ih koriste zajedno s "real" snage nam omogućava da opisuju kretanje u proizvoljnog non-inercijalni referentni sustavi pomoću različitih alata. To je poenta ulazne snage inercije.

Dakle, sada znate šta je inercije moment inercije i inercijalnih referentni sistemi, sila inercije. Idemo dalje.

Translational sistemi kretanja

Pretpostavimo da neki organ u ne-inercijalni referentni okvir kreće sa ubrzanjem i₀ u odnosu na inercijalni sila djeluje F. Za ne-inercijalni jednačina analogni Njutnov drugi zakon ima oblik:

gdje i₀ - ubrzanje tijela s masom m, što je uzrokovano silom F u odnosu na ne-inercijalni sistem otscheta- F_ín - inercija sila_. Sila F na desnoj strani je "pravi" u smislu da je to rezultat interakcija materije zavisi samo od razlika koordinata i brzina u interakciji materijala tačke koje se ne mijenjaju iz jednog okvira na drugi, kreće translationally. Dakle, to ne menja i sile F. To je invarijantan s obzirom na takvu tranziciju. ali, F_ín tamo ne zbog interakcije tijela, ali zbog ubrzanog kretanja referentnog sistema, zbog čega se mijenja na brzu tranziciju na drugačiji sistem, tako da nije invarijantna.

Centrifugalne sile inercije

Uzmite u obzir ponašanje tijela u ne-inercijalni referentni okvir. XOY rotira u odnosu na inercijalni sistem znači da preuzmu Zemlju na konstantnoj ugaone brzine &omega. Primjer je sistem na slici ispod.

Iznad pokazuje diska, gdje je radijalno fiksiranja i nosio plavu loptu, "u prilogu" na elastični konopac osi diska. Do okreće disk, konopac se ne deformiše. Međutim, kada je odmotavanje voziti loptu malo da se protežu konopac dok elastična sila F_cf. ne postane takva da je proizvod mase lopte m njegovo normalno ubrzanje a_n = -&omega²R, da je F_cf. = -m&omega²R, u kojem R - je radijus kruga koji opisuje sijalica tokom rotacije oko sistema.

Ako se ugaona brzina &omega disk ostaje konstantna, onda lopta će se zaustaviti kretanje u odnosu na osi OX. U ovom slučaju relativno XOY referentni sistem je povezan sa diska, lopta će biti u stanju smirenosti. To se objašnjava činjenicom da u ovom sistemu, pored snage F_Pet, Ona djeluje na loptu inerciji F_CF, koja je usmjerena duž radijus od ose diska rotacije. Snage, koje imaju oblik, kao u formuli, pod nazivom centrifugalna sila inercija. Može se javiti samo u rotirajući referentnih okvira.

Coriolis sila

Ispostavilo se da kada tijela potez s obzirom na rotirajući referentni okvir, da ih, pored centrifugalne sile inercije, djeluje još jedna sila - u Koriolisov. To je uvijek okomit na vektor brzine tijela V, što znači da se ne vrši bilo kakav rad na tijelu. Naglašavamo da je Koriolisove sile manifestuje samo kada je tijelo kreće u odnosu na ne-inercijalni referentni okvir, koji obavlja rotaciju. Njegova formula je kako slijedi:

jer je izraz (V *&omega) je vektor proizvod vektora data u zagradi, onda se može zaključiti da je pravac Koriolisove sile određuje se pravilo desne strane u odnosu na njih. Njegova jedinica je:

Ovdje - je kut između vektora v i &omega.

u zaključku

Inercija - to je sjajan fenomen koji svakodnevno proganja svako ljudsko biće na stotine puta, čak i ako ne primetiti. Mi mislimo da je članak vam je dao važne odgovore na pitanja o tome šta je inercija, to je snaga i momenata inercije, koji je otkrio fenomen inercije. Naravno, bilo je zanimljivo.