Trenutak inercije. Neki detalji mehanike krutih tijela

Trenutak inercije. Neki detalji mehanike krutih tijela
Trenutak inercije. Neki detalji mehanike krutih tijela
Anonim

Jedan od osnovnih fizikalnih principa međudjelovanja čvrstih tijela je zakon inercije, koji je formulirao veliki Isaac Newton. S tim se pojmom susrećemo gotovo neprestano, budući da ima iznimno velik utjecaj na sve materijalne objekte našeg svijeta, pa tako i na ljude. Zauzvrat, takva fizička veličina kao što je moment inercije neraskidivo je povezana s gore navedenim zakonom, koji određuje snagu i trajanje njezina utjecaja na čvrsta tijela.

Trenutak inercije
Trenutak inercije

S gledišta mehanike, svaki se materijalni objekt može opisati kao nepromjenjivi i jasno strukturirani (idealizirani) sustav točaka, međusobne udaljenosti između kojih se ne mijenjaju ovisno o prirodi njihova kretanja. Ovaj pristup omogućuje točno izračunavanje momenta tromosti gotovo svih čvrstih tijela pomoću posebnih formula. Ovdje je još jedna zanimljiva nijansačinjenica da se bilo koji kompleks, koji ima najsloženiju putanju, kretanje može predstaviti kao skup jednostavnih kretanja u prostoru: rotacijskih i translacijskih. To također znatno olakšava život fizičarima pri izračunavanju ove fizičke veličine.

Moment inercije prstena
Moment inercije prstena

Da bismo razumjeli što je moment inercije i kakav je njegov utjecaj na svijet oko nas, najlakše je poslužiti se primjerom nagle promjene brzine putničkog vozila (kočenje). U tom slučaju, noge putnika koji stoji vući će se trenjem o pod. Ali u isto vrijeme, na torzo i glavu neće biti utjecaja, zbog čega će se oni nastaviti kretati istom određenom brzinom neko vrijeme. Kao rezultat toga, putnik će se nagnuti naprijed ili pasti. Drugim riječima, moment tromosti nogu, ugašen silom trenja o pod, bit će znatno manji od ostalih točaka tijela. Suprotna slika će se promatrati s naglim povećanjem brzine autobusa ili tramvaja.

Moment inercije može se formulirati kao fizička veličina jednaka zbroju proizvoda elementarnih masa (te pojedinačne točke čvrstog tijela) i kvadrata njihove udaljenosti od osi rotacije. Iz ove definicije proizlazi da je ova karakteristika aditivna veličina. Jednostavno rečeno, moment inercije materijalnog tijela jednak je zbroju sličnih pokazatelja njegovih dijelova: J=J1 + J2 + J 3 + …

Moment inercije lopte
Moment inercije lopte

Ovaj pokazatelj za tijela složene geometrije nalazi se eksperimentalno. račun zauzeti u obzir previše različitih fizičkih parametara, uključujući i gustoću objekta, koja može biti nehomogena u različitim točkama, što stvara tzv. razliku mase u različitim segmentima tijela. Prema tome, standardne formule ovdje nisu prikladne. Na primjer, moment inercije prstena određenog polumjera i jednolike gustoće, koji ima os rotacije koja prolazi kroz njegovo središte, može se izračunati pomoću sljedeće formule: J=mR2. Ali na taj način neće biti moguće izračunati ovu vrijednost za obruč čiji su svi dijelovi izrađeni od različitih materijala.

A moment tromosti kuglice čvrste i homogene strukture može se izračunati po formuli: J=2/5mR2. Prilikom izračunavanja ovog pokazatelja za tijela u odnosu na dvije paralelne osi rotacije, u formulu se uvodi dodatni parametar - udaljenost između osi, označena slovom a. Druga os rotacije označena je slovom L. Na primjer, formula može izgledati ovako: J=L + ma2.

Pažljive pokuse proučavanja inercijalnog gibanja tijela i prirode njihove interakcije prvi je napravio Galileo Galilei na prijelazu iz šesnaestog u sedamnaesto stoljeće. Dopustili su velikom znanstveniku, koji je bio ispred svog vremena, da uspostavi osnovni zakon o očuvanju stanja mirovanja ili pravocrtnog gibanja fizičkih tijela u odnosu na Zemlju u odsutnosti drugih tijela koja djeluju na njih. Zakon tromosti postao je prvi korak u uspostavljanju osnovnih fizikalnih principa mehanike, koji su u to vrijeme bili još potpuno nejasni, nejasni i nejasni. Nakon toga, Newton je formulirao opće zakone gibanjatijela, među kojima je i zakon inercije.

Preporučeni: