Što je inercija? Značenje riječi „inercijom”. Inercija kruto tijelo. Određivanje momenta inercije

Iz svakodnevnog iskustva možemo potvrditi sljedeći zaključak: brzina i smjer kretanja tijela može se mijenjati samo u interakciji s drugom tijelu. To dovodi do fenomena inercije, što smo raspravljali u ovom članku.

Što je inercija? Primjer život opažanja

Razmotrimo slučaj u kojem je bilo tijelo u početnoj fazi eksperimenta je već u pokretu. Kasnije ćemo vidjeti da se smanjenje brzine i zaustaviti tijelo ne može održati bez dozvole, jer je razlog za to je učinak na njega u drugom tijelu.

Vjerojatno ste više puta primijetio kako putnici koji putuju u javnom prijevozu, naglo se nagne naprijed prilikom kočenja ili pritisne na svojoj strani na oštar zaokret. Zašto? Objasnite dalje. Kada, na primjer, sportaši pokrenuti određenu udaljenost, oni pokušavaju razviti maksimalnu brzinu. Trčanje kroz cilj, to je već moguće, a ne da pokrenuti, ali ne možete prestati kratko, pa sportaš traje nekoliko metara, to jest, obavlja kretanje.

Iz gore navedenih primjera može se zaključiti da sva tijela imaju mogućnost da zadrži brzinu i smjer kretanja, bez mogućnosti istovremeno odmah ih promijeniti kasnije djelovanje tijela. Možemo pretpostaviti da je u nedostatku vanjske aktivnosti tijela i sačuvati brzinu i smjer kretanja koliko god želite. Dakle, ono što je inercija? Ova brzina očuvanje pojava tijelo u nedostatku izloženosti drugih tijela.

Otvaranje inercije

Takvo svojstvo tijela otkrivena, talijanski znanstvenik Galileo Galilei. Na temelju svojih eksperimenata i zaključivanja, tvrdio: ako tijelo ne reagira s drugim tijelima, ona se nalazi u mirnom stanju, ili se kreće ravnomjerno. Njegova otkrića uključena u znanosti kao zakon inercije, ali detaljnije to formulirao René Descartes i Isaac Newton je već implementiran u sustavu zakona.

Zanimljiva činjenica: inercija, čija je definicija nas je dovela do Galilea, smatralo se u drevnoj Grčkoj Aristotela, nego zbog nedostatka razvoja znanosti, točan tekst nije dan. Newtonov prvi zakon Ona glasi: postoje
referentni okvir u odnosu na koji je tijelo koje se kreće stalno održava njegova brzina konstantna ako se ne radi bilo kojeg drugog tijela. Formula inercija u jednom i sažeti odsutan, ali u nastavku dajemo mnogo drugih formula otkriva svoje karakteristike.

inercija tijela

Svi znamo da je humani brzina automobil, vlak, brod ili druga tijela povećava postupno, kada se počnu kretati. Svi ste vidjeli lansiranje projektila na TV-u ili polijetanje zrakoplova u zračnoj luci - oni povećati brzina nije naletima, ali postupno. Nadzor, kao i dnevna praksa sugerira da sva tijela imaju zajedničku značajku: brzinu kretanja tijela u procesu njihove interakcije mijenja postupno, i zato treba mijenjati za neko vrijeme. Ova značajka telefona se zove inercija.

Sve inertno tijelo, ali ne svi od iste inercije. Od dva međusobno tijela će biti veći u red, koji će steći nižu ubrzanje. Tako, na primjer, kada plamena pištolj postaje manje ubrzanje od uloška. Kada je međusobna odbojnost od odraslih i dijete odrasla osoba klizačica prima nižu ubrzanje od djeteta. To pokazuje da je inercija odrasle osobe više.

Okarakterizirati inercija tijela uvele posebnu vrijednost - tjelesnu težinu, to je obično označen je slovom m. Da bi se mogli usporediti mase različitih tijela, masa bilo kojeg od njih treba uzeti u obzir jedinica. Njezin izbor može biti proizvoljan, ali mora biti prikladan za praktičnu uporabu. SI jedinica mase je poseban osvrt napravljen od tvrde legure platine i iridija. To je svima nama dobro poznata imena - kilogram. Zabilježeno je da je inercija kruto tijelo je od 2 vrste: paralelno i rotacijski. U prvom slučaju, mjera inercije je masa, u drugi - moment inercije, što ćemo raspravljati kasnije.

moment inercije

Tako se zove skalarna fizikalna veličina. SI jedinica moment inercije je m kg². Generalizirani formula je kako slijedi:

ovdje m_ja - je masa točke na tijelu, r_ja - to ukazuje od tijela na os z u prostornom koordinatnom sustavu. U verbalne interpretacije možemo reći da je moment tromosti je određen zbrojem proizvoda osnovne mase pomnožen s kvadratom udaljenosti od bazne setu.

Postoji još jedan formula, naznačen određeni moment inercije:

ovdje dm - predmet težine, r - udaljenost između elementa za dm osi z. Usmeno se može formulirati kao: moment inercije masa točkama sustava, ili u odnosu na startnu tijela (točka) - je algebarski zbroj produkata mase materijalnih točaka koje čine tijelo, kvadratom udaljenosti od 0 do pola.

Važno je napomenuti da postoje 2 vrste momenata inercije - aksijalni i centrifugalni. Tu je i takva stvar kao glavni momenti tromosti (GMI) (u odnosu na glavne osi). U pravilu, oni su uvijek različiti. Sada možemo izračunati momenti tromosti za mnoge tijela (cilindar, disk, kugla, stožac, kugla, i tako dalje.), Ali nećemo kopati u doradu svih formula.

referentni sustav

Prvi zakon Newton bavio jedinstvenog pravocrtnog gibanja, što se može vidjeti samo u određenom referentni okvir. Čak okvirne analize mehanički fenomeni To pokazuje da je zakon inercije ne provodi u svim referentnim okvirima.

Razmotrimo jednostavan eksperiment: da stavite loptu u horizontalnom stolu u auto i promatrati svoje kretanje. Ako vlak će biti u stanju smirenosti u odnosu na Zemlju, onda će lopta smiri se dok god mi ne djeluju na njega drugo tijelo (primjerice, ručno). Dakle, u referentnom sustavu koji je povezan sa Zemljom, zakon inercije drži.

Zamislite da je vlak će ići sa Zemlje ravnomjerno i ravna. Zatim, u referentnom sustavu koji je povezan s vlaka, lopta će spasiti stanje svijesti, i onaj koji je povezan sa Zemljom, - stanju jedinstvenom pokretu. Dakle, zakon inercije se izvodi ne samo u okviru referenci povezane sa zemljom, ali iu svim drugim kreće u odnosu na Zemlju ravnomjerno i ravna.

Sada zamislite da je vlak pokupi brzina brzo ili naglo okreće (u svim slučajevima, to je ubrzan u odnosu na Zemlju). Tada, kao i prije, lopta održava jednolični pravocrtno gibanje, koji je imao prije prebrze vožnje vlakom. Međutim, s obzirom na loptu vlakom sama dolazi iz stanja smirenosti, iako ne postoji tijelo koje bi se zaključiti iz njega. To znači da se u referentni okvir povezan s ubrzanjem željezničke odnosu na zemlju, zakon inercije je slomljena.

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

inercija sila

To je prilično cijenjen pojam i tako pokušati što je više moguće kako bi se uzeti u obzir u detalje. Ovdje je primjer. Stojite mirno u autobusu. Odjednom se počinje kretati, i na taj način dobivaju ubrzanje. Vi ćete zasjesti prošlost. Ali zašto? Koga izvukao? S točke gledišta promatrača na Zemlji (Inercijalna referentni sustav) li ostati na mjestu, dok je provela prvi zakon Newton. Od promatrača stajališta u autobusu, što počnete ide unatrag, kao da pod bilo koju silu. U stvari, noge, koje su međusobno povezane trenja s poda autobusa, ići naprijed s njim, a ti,
izgubio ravnotežu, morao se vratiti. Dakle, opisati gibanje tijela u ne-inercijski referentni okvir, potrebno je uvesti i voditi računa o dodatnim snagama koje djeluju na dio tijela veza s takvim sustavom. Te sile su sile inercije.

Imajte na umu da su izmišljeni, jer ne postoji niti jedan organ ili područje, pod utjecajem kojih ste počeli da se presele u autobusu. Newtonovi zakoni na inercijalni snage ne primjenjuju se, međutim, koristiti ih zajedno s "pravi" snaga omogućava nam opisati gibanje u proizvoljnog nisu inercijski referentni sustavi koji koriste različite alate. To je cijela točka unosa sila inercije.

Dakle, sada znate što je inercija moment inercije i inercijski referentni sustavi, inercijskih sila. Kreće dalje.

Translational sustavi motion

Pretpostavimo da je neko tijelo u ne-inercijski referentni okvir kreće s ubrzanjem i₀ u odnosu na sile djeluje inercijskog F. Za ne-inercijskog jednadžbom analog Newtonov zakon drugi ima oblik:

gdje i₀ - ubrzanje tijela s masom m, koja je uzrokovana silom F u odnosu na ne-inercijskog sustava otscheta- F_ín - inercija sila_. Sila F na desnoj strani je „pravi” u smislu da je dobivena interakcija krutih tvari, ovisno samo o razlici koordinata i brzina u interakciji materijalnih točaka koje se ne mijenjaju iz jednog okvira na drugi, kreće translatorno. Dakle, to ne mijenja, a sila F je mijenjaju s obzirom na takve tranzicije. no, F_ín tamo ne zbog interakcije tijela, ali zbog ubrzanog gibanja referentnog sustava, što je razlog zašto se mijenja na brzom prijelazu na drugom sustavu, tako da nije nepromjenjivi.

Centrifugalna sila inercije

Razmislite ponašanje tijela u ne-inercijski referentni okvir. XOY rotira u odnosu na inercijskog sustava znači pretpostavimo Zemlju na konstantnoj kutnoj brzini &co. Primjer je sustav na slici u nastavku.

Iznad pokazuje disk, gdje se radijalno fiksne šipke i nosi plavu loptu, "privržen" na elastičnim užetom osi diska. Do disk rotira, uže se ne deformira. Međutim, kada je odmotavanje pogon loptu malo rastegnuti konopac do elastične sile F_usp ne postane takva da je proizvod mase loptu m njezino normalno ubrzanje _n = -&co-²R, da je F_usp = -m&co-²R, gdje je R - radijus kružnice koja opisuje žarulju tijekom rotacije oko sustava.

Ako kutna brzina &co- diska ostaje konstantna, onda lopta će se zaustaviti gibanje u odnosu na osi OX. U tom slučaju relativno XOY referentni sustav je povezan s diska, lopta će biti u stanju smirenosti. To se objašnjava činjenicom da je u tom sustavu, osim na snazi F_sri, On djeluje na loptu inercije F_cf, koji je usmjeren duž polumjera diska od osi rotacije. Snage, koji oblik, kao što je u donjoj formuli naziva centrifugalne sile inercija. To se može dogoditi samo u rotirajući okvire odnosa.

Coriolisova sila

Ispada da, kad su tijela pomiče u odnosu na rotirajuću referentni okvir, za njih, osim centrifugalne sile inercije, djeluje još snage - Coriolisove. To je uvijek okomit na vektor brzine tijela V, što znači da ne izvodite bilo koji posao na tijelu. Naglašavamo da sama Coriolisove sile očituje samo onda kada se tijelo kreće u odnosu na ne-inercijskim referentnim okvirom, koji obavlja rotaciju. Njegova formula je kako slijedi:

da izraz (V *&omega) je vektor proizvod vektora dani u zagradama, onda se može zaključiti da je smjer Coriolisove sile je određen pravilom desne strane u odnosu na njih. Njegova jedinica je:

Ovdje - je kut između vektora v i &co-.

u zaključku

Inercija - to je nevjerojatna pojava koje svakodnevno proganja svako ljudsko biće na stotine puta, čak i ako mi to ne primijeti. Mislimo da je članak vam je dao važne odgovore na pitanja o tome što je inercija, to je snaga i momenti tromosti, koji je otkrio fenomen inercije. Naravno, bilo je zanimljivo.