Ce este inerție? Sensul cuvântului „inerție“. Inerția unui corp rigid. Determinarea momentului de inerție

Din experiența de zi cu zi putem confirma următoarea concluzie: viteza și direcția de deplasare a corpului poate fi modificat numai în timpul interacțiunii sale cu un alt organism. Acest lucru dă naștere la fenomenul de inerție, pe care le discutăm în acest articol.

Ce este inerție? observații Exemplu de viață

Luați în considerare cazul în care orice organism la etapa inițială a experimentului este deja în mișcare. Mai târziu vom vedea că scăderea vitezei și a opri organismul nu poate avea loc fără permisiune, pentru că motivul pentru care este efectul asupra lui a unui alt organism.

Probabil că aveți mai mult de o dată observat modul în care pasagerii care călătoresc în transportul public, dintr-o dată apleca înainte în timpul frânării sau presat pe o parte pe un viraj ascutit. De ce? Explica în continuare. Atunci când, de exemplu, sportivii rula o anumită distanță, ei încearcă să dezvolte viteza maximă. Rularea prin linia de sosire, este deja posibil, și nu pentru a rula, dar nu se poate opri scurt, și astfel Alearga câțiva metri, care este, efectuează coasting.

Din exemplele de mai sus se poate concluziona că toate organismele au o caracteristică pentru a menține viteza și direcția de mișcare, fără a putea, în același timp, le schimba instantaneu mai târziu de acțiune a unui organism. Putem presupune că, în absența unor acțiuni externe ale corpului și pentru a păstra viteza și direcția de mișcare, atâta timp cât doriți. Deci, ce este inerție? Această viteză de conservare a corpului fenomen în absența expunerii la alte organisme.

Deschiderea de inerție

O astfel de proprietate de corpuri descoperite, omul de știință italian Galileo Galilei. Pe baza experimentelor și raționamentul lor, el a argumentat: în cazul în care organismul nu reacționează cu alte organisme, este într-o stare de calm, sau se mișcă uniform. Descoperirile sale au inclus în știință ca o lege de inerție, dar mai detaliat formulat Rene Dekart și Isaak Nyuton deja puse în aplicare în sistemul său de legi.

Fapt interesant: inerția, a cărei definiție ne-a condus la Galileo, a fost considerată în Grecia antică Aristotel, dar din cauza lipsei de dezvoltare a științei, formularea exactă nu a fost dat. Prima lege a lui Newton afirmă: există
cadru de referință cu privire la care organismul care se deplasează în mod constant menține constantă viteza în cazul în care nu operează nici un alt organism. Formula inerție în unul și rezumate deconectat dar mai jos ne da multe alte formule dezvăluie caracteristicile.

inerția corpurilor

Știm cu toții că viteza umane, masina, tren, nave sau alte organisme crește treptat, atunci când încep să se miște. Toți ați văzut lansarea de rachete la TV sau decolează de aeronave la aeroport - acestea sporesc viteza nu este sacadată, dar treptat. Supraveghere, precum și practica de zi cu zi sugerează că toate organismele au o trăsătură comună: viteza mișcării corpurilor în procesul de interacțiune a acestora se schimbă treptat, și de aceea ei trebuie să se schimbe pentru un timp. Această caracteristică a telefonului se numește inerție.

Tot corpul inert, dar nu toate de aceeași inerție. Dintre cele două organisme care interacționează va fi mai mare în ordinea, care va dobândi o accelerație mai mică. Deci, de exemplu, atunci când ardere arma devine mai puțin accelerație decât cartușul. Atunci când repulsia reciprocă a adultului și copilului un patinator adult primește o accelerație mai mică decât copilul. Acest lucru indică faptul că inerția unui adult mai mult.

Pentru a caracteriza inerția corpurilor au intrat într - o valoare specială - greutatea corporală, acesta este de obicei notată cu litera m. Pentru a putea compara masele de diferite corpuri, masa oricare dintre ele ar trebui să fie luate în considerare unitatea. Alegerea ei poate fi arbitrară, dar trebuie să fie convenabil pentru utilizarea practică. Unitatea SI de masă a făcut referire în special dintr-un aliaj dur de platină și iridiu. Este noi toți nume bine-cunoscut - kilogram. Se remarcă faptul că inerția unui corp rigid este de 2 tipuri: translațională și rotație. În primul caz, măsura de inerție este masa, în al doilea - momentul de inerție, pe care o vom discuta mai târziu.

moment de inerție

Așa numita cantitate fizică scalară. Unitatea SI a momentului de inerție este kg · m ^2. O formulă generalizată este după cum urmează:

Aici, m _i - este masa de puncte ale corpului, r _i - este distanța de la corpul la punctele de pe axa z în sistemul de coordonate spațiale. În interpretarea verbală putem spune că în momentul de inerție este determinată de suma produselor de masă elementare înmulțită cu pătratul distanței la setul de bază.

Există o altă formulă, caracterizată printr-un anumit moment de inerție:

Acolo dm - masa celulelor, r - distanța de la elementul pe axa dm z. Verbal pot fi formulate ca: momentul de inerție al punctelor de masă ale sistemului, sau în raport cu corpul pol (punctul) - este suma algebrică a produselor din masa punctelor materiale care alcătuiesc corpul, pătratul distanței de la 0 la pol.

Este demn de menționat faptul că există 2 tipuri de momente de inerție - axiale și centrifuge. Există, de asemenea, un astfel de lucru ca momentele principale de inerție (GMI) (în raport cu axele principale). De regulă, ele sunt întotdeauna distincte. Acum putem calcula momentele de inerție mai multe corpuri (cilindru, disc, sferă, con, sferă, și așa mai departe.), Dar nu vom îngropa în rafinamentul tuturor formulelor.

sistemul de referință

Prima lege a lui Newton tratate mișcarea rectilinie uniformă, care poate fi văzut doar într-un anumit cadru de referință. Chiar și o analiză aproximativă a fenomenelor mecanice arată că legea inerției nu se realizează în toate cadrele de referință.

Luați în considerare un experiment simplu: am pus mingea pe o masă orizontală în mașină și să respecte mișcarea sa. În cazul în care trenul va fi într-o stare de liniște față de Pământ, atunci mingea va păstra calmul atâta timp cât nu acționează pe ea de către un alt organism (de exemplu, mână). Prin urmare, într-un sistem de referință care este asociat cu Pământul, legea inerției deține.

Imaginați-vă că trenul va merge de pe Pământ uniform și drepte. Apoi, într-un sistem de referință care este asociat cu trenul, mingea va salva starea de spirit, iar cel care este asociat cu Pământul, - starea de mișcare uniformă. Prin urmare, legea de inerție se realizează nu numai în cadrul de referință asociat cu pământul, ci și în toate celelalte în raport se deplasează pe Pământ uniform și drepte.

Acum, imaginați-vă că trenul prinde viteză repede sau brusc se transformă (în toate cazurile, este accelerat față de Pământ). Apoi, ca și mai înainte, mingea menține o uniformă și mișcare rectilinie, pe care a avut înainte ca trenul excesul de viteză. Cu toate acestea, în ceea ce privește trenul mingii în sine provine de la o stare de calm, deși nu există nici un organism care l-ar deduce din el. Acest lucru înseamnă că, în cadrul de referință asociat cu accelerația trenului în raport cu pământul, legea inerției este rupt.

Astfel, cadrul în care sunteți legea de inerție sunt numite inerțială. Iar cei care nu sunt efectuate, - neinertiale. Definiți-le pur și simplu: în cazul în care corpul se mișcă uniform într-o linie dreaptă (în unele cazuri - este un calm), sistemul inerțial; în cazul în care mișcarea este inegală - neinertiale.

forță de inerție

Aceasta este o destul de apreciat conceptul, și așa mai departe încerca cât de mult posibil, să-l ia în considerare în detaliu. Aici este un exemplu. Tu stai liniștit în autobuz. Dintr-o dată el începe să se miște, și câștigând astfel de accelerație. Vei lăsa pe spate trecut. Dar de ce? Pe cine ai tras? Din punct de vedere al unui observator pe Pământ (sistem de referință inerțial) vă rămâne în vigoare, în timp ce a efectuat prima lege a lui Newton. Din punctul observatorului de vedere în autobuz, începe să mergi înapoi, ca și în cazul în care sub nici o forță. De fapt, picioarele, care sunt conectate prin frecare cu podeaua de autobuz, merge mai departe cu ea, și tu,
pierde echilibrul, el a trebuit să se retragă. Astfel, pentru a descrie mișcarea corpului într-un cadru non-inerțial de referință este necesar să se introducă și să țină seama de forțele suplimentare care acționează din partea legăturilor corpului cu un astfel de sistem. Aceste forțe sunt forțe de inerție.

Vă rugăm să rețineți că acestea sunt fictive, deoarece nu există nici un singur corp sau de câmp, sub influența pe care ați început să se deplaseze în autobuz. Legile lui Newton forțelor de inerție nu se aplică, cu toate acestea, pentru a le folosi împreună cu forțele „reale“ ne permite să descriem mișcarea în sistemele de referință neinertiale arbitrare, folosind diferite instrumente. Acesta este punctul de ansamblu al forțelor de intrare de inerție.

Deci, acum știi ce este momentul de inerție al sistemelor de inerție și de referință inerțial, forțe de inerție. Trecând mai departe.

Sisteme de mișcare de translație

Să presupunem că o parte a corpului într - un cadru de referință non-inerțial în mișcare cu accelerare a ₀ în raport cu forța de inerție acționează F. Pentru un analog ecuație non-inerțial a doua lege a lui Newton are forma:

În cazul în care un ₀ - o accelerare a corpului de masă m, care este cauzată de forța F în raport cu un cadru non-inerțial de referință; _Іn F - forța de _inerție. Forța F de pe partea dreaptă este „real“, în sensul că acesta este interacțiunea rezultată a solidelor numai în funcție de diferența dintre coordonatele și vitezele punctelor materiale care interacționează, care nu se schimbă de la un cadru la altul, în mișcare de translație. Prin urmare, nu se schimba iar forța F. invariant în raport cu o astfel de tranziție. Și aici apare _іn F nu din cauza interacțiunii corpurilor, ci din cauza mișcării accelerate a sistemului de referință, care este motivul pentru care se schimbă într - o tranziție rapidă la un sistem diferit, deci nu este invariantă.

Forța centrifugă de inerție

Luați în considerare comportamentul organismelor într-un cadru non-inerțial de referință. XOY se rotește în raport cu sistemul inerțial înseamnă că presupunem Pământul la o viteză unghiulară ω constantă. Un exemplu este sistemul în figura de mai jos.

arată deasupra discului, unde tija radială fixă și purtînd o minge albastră, „legat“ cu axa de antrenare a cablului elastic. Până se rotește pe disc, coarda nu este deformată. Cu toate acestea, deșurubarea bordura discului treptat coarda se întinde până _cf. forța elastică F nu devine astfel încât mingea este produsul masei m la accelerație normală a _n = -ω ² R, adică F = -mω _comparați ² _R, în care R - este raza cercului care descrie becul în timpul rotației în jurul sistemului.

În cazul în care discul de viteză unghiulară ω rămâne constantă, iar mingea se va opri mișcare în raport cu axa OX. În acest caz, relativ sistem de referință XOY este asociat cu discul, mingea va fi într-o stare de calm. Acest lucru se explică prin faptul că , în acest sistem, în plus față de forța F _Miercuri, acționează asupra inerția mingii F _cf, care este direcționat de-a lungul o rază de axa de rotație disc. Forța de aderență, având forma, la fel ca în formula de mai jos, numită forța centrifugă de inerție. Aceasta poate avea loc numai în cadre de referință prin rotație.

forța Coriolis

Se pare că, atunci când organele muta în raport cu cadrul de referință prin rotație, pentru a le, în plus față de forțele centrifuge de inerție, operează o altă forță - a Coriolis. Este întotdeauna perpendicular pe viteza vectorului V a corpului, ceea ce înseamnă că nu efectuează nici o lucrare pe corp. Subliniem că forța Coriolis se manifestă numai atunci când corpul se mișcă în raport cu un cadru de referință neinertiale, care realizează rotirea. Formula sa este următoarea:

Deoarece expresia (v * ω) este dată de produsul vectorial al vectorilor în paranteze, atunci se poate concluziona că direcția forței Coriolis este determinată de regula din dreapta în raport cu acestea. Unitatea sa este:

Aici Ө - este unghiul dintre vectorii v și w.

în concluzie

Inerția - este un fenomen uimitor, care bantuie de zi cu zi fiecare fiind de sute de ori umane, chiar dacă nu-l observa. Credem că articolul pe care l-a dat răspunsuri importante la întrebări cu privire la ceea ce este inerția, adică puterea și momentele de inerție, care a descoperit fenomenul de inerție. Sigur, a fost interesant.