Čo je zotrvačnosť? Význam slova "zotrvačnosti". Zotrvačnosť telesa. Určenie momentu zotrvačnosti

Z každodennej skúsenosti môžeme potvrdiť nasledujúce záver: rýchlosť a smer pohybu telesa možno meniť iba počas jeho interakcie s iným orgánom. To vedie k javu ľahostajnosti, ktorú sme diskutovali v tomto článku.

Čo je zotrvačnosť? Príklad životné pozorovanie

Uvažujme prípad, kedy je už každý subjekt v počiatočnej fáze experimentu v pohybe. Neskôr uvidíme, že zníženie rýchlosti a zastavenia telo nemôže prebehnúť bez povolenia, pretože dôvod na to je vplyv na neho z iného tela.

Pravdepodobne máte viac ako raz pozoroval, ako cestujúci, ktorí cestujú vo verejnej doprave, náhle predkloniť pri brzdení alebo lisované na bok na ostrú zákrutu. Prečo? Vysvetľujú ďalej. Keď sa napríklad športovci prevádzkovať určitú vzdialenosť, sa snaží vyvinúť maximálnu rýchlosť. Beh cez cieľovú čiaru, je už možné, a nie spustiť, ale nemôžete zastaviť krátky, a tak sa športovec beží niekoľko metrov, to znamená, že vykonáva dobeh.

Z vyššie uvedených príkladov je možné urobiť záver, že všetky subjekty majú funkciu udržať rýchlosť a smer pohybu, bez toho by bol schopný zároveň okamžite zmeniť ich neskoršie pôsobenie tela. Môžeme predpokladať, že pri absencii vonkajších opatrení v tele a udržiavať rýchlosť a smer pohybu tak dlho, ako budete chcieť. Takže, čo je zotrvačnosť? Táto ochrana jav rýchlosť teleso v neprítomnosti vystavenia iných orgánov.

Začatie zotrvačnosti

Takýto majetok tiel objavili, taliansky vedec Galileo Galilei. Na svojich experimentov a úvahy založené tvrdil: v prípade, že telo nereaguje s inými subjektmi, je v pokojnom stave, alebo sa pohybuje rovnomerne. Jeho objavy zahrnuté vo vede ako zákon zotrvačnosti, ale podrobnejšie formuloval Rene Dekart a Isaak Nyuton už implementovaná do svojho systému zákonov.

Zaujímavý fakt: zotrvačnosť, definícia, ktorá nás viedla k systému Galileo, bol považovaný v starovekom Grécku Aristotela, ale vzhľadom na nedostatok rozvoj vedy, presné znenie nebol uvedený. Prvé právo Newtona hovorí: existujú
referenčný rámec s ohľadom na ktorej je teleso, ktoré sa pohybuje stále udržuje jeho rýchlosť konštantná, ak sa neprevádzkuje žiadny iný subjekt. Formula zotrvačnosť v jednom a zhrnuté v režime offline, ale nižšie ako dávame mnoho ďalších vzorcov odhalí jeho vlastnosti.

zotrvačnosť telies

Všetci vieme, že ľudská rýchlosť, auto, vlak, loď alebo iné subjekty sa postupne zväčšuje, keď sa začnú pohybovať. Všetci ste videli vypustení rakety v televízii alebo vzletu lietadla na letisku - zvyšujú rýchlosť nie je trhaný, ale postupne. Dozor, rovnako ako každodennej praxe vyplýva, že všetky orgány majú spoločný rys: rýchlosť pohybu telies v procese ich interakcie sa postupne mení, a preto je potrebné zmeniť na chvíľu. Táto funkcia telefónu sa nazýva zotrvačnosť.

All inertné telo, ale nie všetky rovnaké zotrvačnosti. Z dvoch vzájomne pôsobiacich telies bude vyššia v poradí, ktoré sa získajú menšie zrýchlenie. Tak napríklad, keď sa strieľalo sa stáva menej zrýchlenie než kazety. Keď vzájomnej odpudzovanie dospelého a dieťa dospelý korčuliar dostane nižšie zrýchlenie, než je dieťa. To znamená, že zotrvačnosť dospelého viac.

Charakterizovať zotrvačnosť telesa zadali špeciálnu hodnotu - telesnú hmotnosť, to je zvyčajne označovaná písmenom m. Aby bolo možné porovnať masy rôznych orgánov, hmotnosť žiadneho z nich by mal byť považovaný za jednotku. Jej voľba môže byť ľubovoľná, ale musí byť vhodné na praktické použitie. Jednotka SI hmoty so zvláštnou odkaz z tvrdej zliatiny platiny a irídia. Je nám všetkým dobre známe mená - kilogram. Je potrebné poznamenať, že zotrvačnosť telesa je zo 2 typov: translačný a rotačný. V prvom prípade je miera zotrvačnosti je hmotnosť, v druhom - moment zotrvačnosti, ktoré budeme diskutovať neskôr.

moment zotrvačnosti

Tzv skalárne fyzikálna veličina. Jednotka SI momentu zotrvačnosti je kg · m ^2. Zovšeobecnený vzorec je nasledujúci:

Tu sa m _i - je hmotnosť tých miestach tela, r _i - je vzdialenosť od tela, aby body osi z systému priestorových súradníc. V slovnom výkladom môžeme povedať, že moment zotrvačnosti je daný súčtom výrobkov z odborov základnej hmotnosti vynásobenej druhou mocninou vzdialenosti základného súboru.

Tam je ďalší vzorec, vyznačuje určitým momentom zotrvačnosti:

Tam dm - bunková hmota, R - vzdialenosť od prvku k osi dm z. Ústne môžu byť formulované ako: moment zotrvačnosti hmotných bodov systému, alebo vzhľadom k pólovým telesom (bod) - je algebraický súčet súčinu hmotností hmotných bodov tvoriacich telo, štvorcom vzdialenosti od 0 do pólu.

Stojí za zmienku, že tam sú 2 druhy momentov zotrvačnosti - Axiálne a radiálne. K dispozícii je tiež niečo ako hlavný momenty zotrvačnosti (GMI) (vzhľadom k hlavným osiam). Spravidla sú vždy zreteľné. Teraz môžeme vypočítať momenty zotrvačnosti na mnohé telies (valec, disk, guľa, kužeľ, guľa, a tak ďalej.), Ale nebudeme ponoriť do zdokonaľovania všetkých vzorkách.

referenčný systém

Prvý zákon Newton zaoberal rovnomernom priamočiarom pohybe, ktoré možno vidieť iba v určitom referenčného rámca. Dokonca aj približný analýza mechanických javov ukazuje, že zákon zotrvačnosti sa nevykonáva vo všetkých referenčných rámcov.

Zoberme si jednoduchý experiment: dáme loptu na vodorovnom stole v aute a sledovať jeho pohyb. V prípade, že vlak bude v stave pokoja vzhľadom k Zemi, potom sa lopta bude mať pokoj, kým nebudeme jednať o tom iným orgánom (napr ruky). Preto sa v referenčnom systéme, ktorý je spojený so Zemou, zákon zotrvačnosti platí.

Predstavte si, že vlak bude pokračovať od Zeme rovnomerne a rovné. Potom sa v referenčnom systéme, ktorý je spojený s vlakom, lopta ušetrí stav mysle, a ten, ktorý je spojený so Zemou, - stav rovnomerného pohybu. Preto je zákon zotrvačnosti sa vykonáva nielen v referenčnom rámci spojeného so zemou, ale aj vo všetkých ostatných pohybujúce sa vzhľadom k Zemi rovnomerne a rovné.

A teraz si predstavte, že vlak naberá rýchlosť rýchlo alebo náhle zmení (vo všetkých prípadoch sa zrýchlil vzhľadom k Zemi). Potom, rovnako ako predtým, lopta udržuje rovnomernú a priamočiary pohyb, ktorý on mal pred idúceho vlaku. Avšak, s ohľadom na guľový vlaku sám pochádza zo stavu pokoja, aj keď neexistuje žiadny orgán, ktorý by ju odvodiť z neho. To znamená, že v rámci odkazu spojené so zrýchlením vlaku vo vzťahu k zemi, zákon zotrvačnosti je prerušené.

To znamená, že rámec, v ktorom ste zákon zotrvačnosti nazývajú inerciálnej. A tie, ktoré nie sú vykonávané, - non-inerciálnej. Definovať jednoducho: v prípade, že teleso sa pohybuje rovnomerne v priamom smere (v niektorých prípadoch - je pokoj), inerciálna systém; v prípade, že pohyb je nerovnomerný - non-inerciálnej.

zotrvačná sila

Jedná sa o pomerne oceňujú koncepciu, a tak sa snaží v čo najväčšej miere, aby to podrobnejšie zaoberať. Tu je príklad. Stojíte pokojne v autobuse. Zrazu sa začne pohybovať, a tým získať zrýchlenie. Budete oprieť minulosť. Ale prečo? Kto ste vytiahol? Z pohľadu pozorovateľa na Zemi (inerciálna referenčný systém) by ste zostať na svojom mieste, zatiaľ čo uskutočnil prvý právo Newtona. Z hľadiska pozorovateľa pohľadu v autobuse, začnete ísť pospiatky, ako by za žiadnych sily. V skutočnosti, vaše nohy, ktoré sú pripojené prostredníctvom trenia s podlahou autobusu pokračovať s ním, a tie,
stratil rovnováhu, musel ustúpiť. Tak, pre opis pohybu telesa v Neinerciálna vzťažná sústava, je potrebné zaviesť a vziať do úvahy ďalšie sily, ktoré pôsobia na časti tela väzieb s takýmto systémom. Tieto sily sú sily zotrvačnosti.

Upozorňujeme, že sú fiktívne, pretože neexistuje jediný orgán alebo pole, pod vplyvom ktoré začali pohybovať v autobuse. Newtonove zákony k zotrvačných síl neplatí, avšak ich použitie spolu s "pravými" sily nám umožňuje popísať pohyb v ľubovoľných non-Inertial vzťažných sústavách pomocou rôznych nástrojov. To je celý zmysel vstupných zotrvačných síl.

Tak, teraz viete, čo je zotrvačný moment zotrvačnosti a inerciálnej referenčné systémy, zotrvačných síl. Ďalej.

Translačný pohybovej sústavy

Predpokladajme, že nejaký subjekt v Neinerciálna vzťažná sústava pohybuje so zrýchlením A ₀ vzhľadom k zotrvačné sily pôsobia F. U non-zotrvačné rovnice analógu Newtonovo druhej právo má tvar:

V prípade, že ₀ - teleso zrýchlenie s hmotnosťou m, čo je spôsobené tým, sily F vzhľadom k Neinerciálna vzťažná sústava; _Іn F - sila _{zotrvačnosti.} Sila F na pravej strane je "skutočná" v tom zmysle, že je výsledný interakcia pevných látok v závislosti iba na rozdiel súradníc a rýchlosti interagujúcich materiál body, ktoré sa nemenia od jedného rámčeka do druhého, pohybujúce sa priamočiaro. Z tohto dôvodu sa nemení a sila F. Je nemenný vzhľadom k takejto zmene. A tu vzniká _іn F nie kvôli interakciu orgánov, ale z dôvodu zrýchleného pohybu referenčného systému, čo je dôvod, prečo sa mení na rýchly prechod na iný systém, takže to nie je nemenné.

Odstredivá sila zotrvačnosti

Zvážte správanie subjektov v Neinerciálna vzťažná sústava. XOY otáča vzhľadom k inerciálny systém znamená predpokladáme Zemi pri konštantnej uhlovej rýchlosti w. Príkladom je systém na obrázku nižšie.

Hore je disk, kde je radiálne pevné tyče a na sebe modrý loptu, "viazaná" na hnacej osi pružného lana. Až do disk otáča, lano nie je deformovaný. Avšak odskrutkovaní disk korálku postupne lano tiahne až do _porov pružná sila F sa nestáva tak, že lopta je produktom hmoty m pri bežnej zrýchlenie a _n = -ω ² R, tj. F = -mω _{porov ^2R,} kde R - je polomer kružnice, ktorá popisuje žiarovku počas rotácie okolo systému.

Ak je uhlová rýchlosť ω disk zostáva konštantný, a lopta sa zastaví pohyb vzhľadom k osi OX. V tomto prípade relatívne XOY referenčný systém je spojený s diskom, lopta bude v stave pokoja. To sa vysvetľuje tým, že v tomto systéme, okrem sily F _St, pôsobí na loptička F _porov zotrvačnosti, ktorý je smerovaný pozdĺž polomeru od osi disku otáčania. Sila, ktorá má tvar, ako je v nasledujúcom vzorci, tzv odstredivú silu zotrvačnosti. To môže nastať len v otáčaní uhlov pohľadu.

Coriolisova sila

Ukazuje sa, že keď subjekty sa pohybovali vzhľadom k rotačnej referenčný rámec, na ne, okrem odstredivými silami zotrvačnosti, pôsobí ďalší sila - tieto Coriolisovej. Vždy je kolmá k rýchlosti Vector V tela, čo znamená, že nebude vykonávať žiadnu prácu na tele. Zdôrazňujeme, že Coriolisova sila sa prejavuje len vtedy, keď je teleso pohybujúce sa vzhľadom k Neinerciálna vzťažná sústava, ktorý vykonáva otáčanie. Jeho zloženie je nasledovné:

Pretože sa výraz (v * ω) je daný vektorový súčin vektorov v zátvorkách, potom možno konštatovať, že smer Coriolisovej sily je určená pravidlom pravej ruky vo vzťahu k nim. Jeho jednotka:

Tu Ө - je uhol medzi vektormi v a w.

na záver

Zotrvačnosť - je to úžasný fenomén, ktorý každý deň straší každého človeka stokrát, aj keď to nebude všimnúť. Myslíme si, že tento článok vám dal dôležité odpovede na otázky o tom, čo je zotrvačnosť, to je sila a moment zotrvačnosti, ktorý objavil fenomén zotrvačnosti. Iste, to bolo zaujímavé.