Hvad er inerti? Betydning af ordet "inerti". Inertien af et stift legeme. Bestemmelse af inertimoment

Fra dagligdags erfaring kan vi bekræfte følgende konklusion: hastigheden og retningen af bevægelse af kroppen kan kun ændres i løbet af dens interaktion med et andet organ. Dette giver anledning til fænomenet inerti, som vi diskuterer i denne artikel.

Hvad er inerti? Eksempel life observationer

Overvej det tilfælde, hvor ethvert organ i den indledende fase af forsøget er allerede i bevægelse. Senere vil vi se, at faldet i hastigheden og stoppe kroppen kan ikke finde sted uden tilladelse, fordi begrundelsen for det er den effekt på ham af en anden krop.

Du har sikkert mere end en gang observeret, hvordan passagerer, der rejser i offentlig transport, pludselig læner sig frem ved opbremsning eller presses på siden på en skarp drejning. Hvorfor? Forklar yderligere. Når for eksempel atleter køre en vis afstand, forsøger de at udvikle den maksimale hastighed. Kørsel gennem målstregen, er det allerede nu muligt, og ikke til at køre, men du kan ikke stoppe kort, og så atleten kører et par meter, det vil sige, udfører friløb.

Ud fra de ovenstående eksempler kan det konkluderes, at alle organer har en funktion til at holde hastigheden og retningen af bevægelse, uden at kunne på samme tid med det samme ændre dem senere handling af en krop. Vi kan antage, at i mangel af eksterne aktioner i kroppen og bevare hastigheden og retningen af bevægelse, så længe du ønsker. Så hvad er inerti? Denne bevarelse fænomen krop hastighed i fravær af eksponering til andre organer.

Åbning af inerti

En sådan egenskab af organer opdaget, den italienske videnskabsmand Galileo Galilei. Baseret på deres eksperimenter og ræsonnement, argumenterede han: hvis kroppen ikke reagerer med andre organer, er det enten i en tilstand af ro eller bevæger sig jævnt. Hans opdagelser indgår i videnskaben som en lov af inerti, men mere detaljeret formulerede det Rene Dekart og Isaak Nyuton allerede implementeret i sit system af love.

Interessant faktum: den inerti, at definitionen af, der har ført os til Galileo, blev betragtet i det antikke Grækenland Aristoteles, men på grund af den manglende udvikling af videnskab, blev den nøjagtige ordlyd ikke givet. Newtons første lov siger: Der er
referenceramme med hensyn til hvilket det organ, som bevæger sig støt bevarer sin hastighed, konstant, hvis det ikke fungerer noget andet organ. Formel inerti i en og sammenfattet offline men under vi giver mange andre formler afslører dens karakteristika.

inerti organer

Vi ved alle, at den menneskelige hastighed, bil, tog, skib eller andre organer øges gradvist, når de begynder at bevæge sig. Alle jer har set lanceringen af missiler på tv eller tage ud af fly i lufthavnen - de øger hastigheden er ikke urolig, men gradvist. Overvågning, samt daglig praksis tyder på, at alle organer har et fælles træk: hastigheden af bevægelsen af organer i processen med deres interaktion ændrer gradvist, og derfor er de nødt til at ændre i et stykke tid. Denne funktion i telefonen kaldes inerti.

Alle indifferente krop, men ikke alle af samme inerti. Af de to interagerende organer den vil være højere i den rækkefølge, som vil få en lavere acceleration. Så for eksempel, når der fyres med pistolen bliver mindre acceleration end patronen. Når den gensidige frastødning af den voksne og barnet en voksen skater modtager en lavere acceleration end barnet. Dette indikerer, at inertien af en voksen mere.

For at karakterisere inerti organer har indtastet en særlig værdi - kropsvægt, er det normalt betegnes med bogstavet m. For at kunne sammenligne de masserne af forskellig organer, massen af nogen af dem bør overvejes enheden. Hendes valg kan være vilkårlig, men det skal være bekvemt for praktisk brug. SI masseenhed tog særlig henvisning fremstillet af en hård legering af platin og iridium. Det er alle os kendt navn - kilogram. Det bemærkes, at inertien af et stift legeme er af 2 typer: det translationelle og roterende. I det første tilfælde, foranstaltningen af inerti er massen i den anden - inertimoment, som vi vil diskutere senere.

inertimoment

Såkaldte skalar fysisk størrelse. SI-inertimoment er kg · ^m2. En generaliseret formel er som følger:

Her m _i - er massen af de punkter i kroppen, r _i - er afstanden fra kroppen til z-aksen peger i den rumlige koordinatsystem. I verbal fortolkning kan vi sige, at inertimomentet bestemmes af summen af produkter af elementær masse ganget med kvadratet af afstanden til basen sæt.

Der er en anden formel, kendetegnet ved en vis inertimoment:

Der dm - cellemasse, r - afstanden fra element til dm z-aksen. Verbalt kan formuleres som: inertimoment af masse punkter i systemet, eller i forhold til stolpelegemet (punkt) - er den algebraiske sum af produkter af massen af væsentlige punkter, der udgør legemet, kvadratet på afstanden fra 0 til pol.

Det er værd at nævne, at der er 2 slags inertimomenter - aksial og centrifugal. Der er også sådan noget som de væsentligste inertimomenter (GMI) (med hensyn til de vigtigste akser). Som regel er de altid tydelig. Nu kan vi beregne de inertimomenter for mange organer (cylinder, skive, sfære, kegle, sfære, og så videre.), Men vi vil ikke dykke ned i forfinelse af alle formler.

referencesystem

Første lov Newton behandlet ensartet retliniet bevægelse, som kun kan ses i en bestemt referenceramme. Selv en omtrentlig analyse af de mekaniske fænomener viser, at loven om inerti ikke udføres i alle referencerammer.

Betragt et simpelt eksperiment: vi sætter målet på et vandret bord i bilen og observere dens bevægelse. Hvis toget vil være i en tilstand af ro i forhold til Jorden, så bolden vil bevare roen, så længe vi ikke handler om det af et andet organ (fx hånd). Derfor, i et referencesystem, der er forbundet med Jorden, loven i inerti besidder.

Forestil dig, at toget vil gå fra Jorden ensartet og lige. Så, i et referencesystem, der er forbundet med toget, vil bolden gemme sindstilstand, og den ene, der er forbundet med Jorden, - den tilstand af ensartet bevægelse. Derfor er loven i inerti udføres ikke blot i den referenceramme, der er forbundet med jorden, men også i alle andre bevæger sig i forhold til Jorden ensartet og lige.

Forestil dig nu, at toget opfanger hastighed hurtigt eller pludseligt (i alle tilfælde er det accelereret i forhold til Jorden). Så, som før, bolden opretholder en ensartet og retliniet bevægelse, som han havde før hastighedsoverskridelser tog. Men med hensyn til bolden tog selv kommer fra en tilstand af ro, selv om der er ingen krop, der ville udledes det fra ham. Det betyder, at i referencerammen tilknyttet accelerationen af toget i forhold til jorden, loven i inerti er brudt.

Således er den ramme, hvori du er lov inerti kaldet inertial. Og dem, der ikke er gennemført, - ikke-inertiudstyr. Definere dem blot: hvis kroppen bevæger ensartet i en lige linje (i nogle tilfælde - er en ro), inertialsystemet; hvis bevægelsen er ujævn - ikke-inertial.

inertikraften

Dette er en forholdsvis værdsat konceptet, og så forsøge så meget som muligt for at overveje det i detaljer. Her er et eksempel. Du står stille i bussen. Pludselig begynder han at bevæge sig, og dermed få acceleration. Du vil læne sig tilbage forbi. Men hvorfor? Hvem er du trukket? Fra synspunkt en observatør på Jorden (inertial referencesystem) du forbliver på plads, mens foretaget den første lov om Newton. Fra iagttagerens synspunkt i bussen, begynder du at gå baglæns, som om under nogen kraft. Faktisk dine ben, som er forbundet ved friktion med gulvet i bussen, gå videre med det, og du,
miste sin balance, måtte han falde tilbage. Således, at beskrive bevægelsen af kroppen i en ikke-inerti referenceramme er nødvendigt at indføre og tage hensyn til de yderligere kræfter, der virker på den del af kroppen bånd med et sådant system. Disse kræfter er inertikræfter.

Bemærk, at de er fiktive, fordi der ikke er nogen enkelt organ eller marken, under indflydelse af, som du er begyndt at bevæge sig i bussen. Newtons love til de inertikræfter ikke finder anvendelse, dog at bruge dem sammen med de "rigtige" kræfter tillader os at beskrive bevægelse i vilkårlige ikke-inertireferencesystemer ved hjælp af forskellige værktøjer. Det er hele punkt af input inertikræfter.

Så nu ved du, hvad der er den inerti inertimoment og inertireferencesystemer, inertikræfter. Flytning på.

Translationelle bevægelsessystemer

Antag, at nogle organ i en ikke-inertial referenceramme bevæger sig med acceleration en ₀ forhold til inertialkraft virker F. For en ikke-inertial ligning analog Newtons anden lov har formen:

Hvor en ₀ - et organ acceleration af masse m, som er forårsaget af kraften F i forhold til en ikke-inerti referenceramme; _Іn F - den kraft af _inerti. Kraften F på højre side er den "rigtige" i den forstand, at det er den resulterende vekselvirkning af faste stoffer afhængigt kun på forskellen af koordinater og hastigheder af interagerende væsentlige punkter, der ikke ændrer fra en ramme til en anden, bevæger translationalt. Derfor ændrer det ikke, og den kraft F. Det er invariant med hensyn til en sådan overgang. Og her opstår _іn F ikke på grund af samspillet mellem organer, men på grund af den fremskyndede bevægelse af referencesystem, hvilket er hvorfor det er ved at ændre på en hurtig overgang til et andet system, så det er ikke invariant.

Centrifugalkraften inerti

Overvej adfærd organer i en ikke-inerti referenceramme. XOY drejer i forhold til inertialsystemet betyder vi antager Jorden i en konstant vinkelhastighed ω. Et eksempel er systemet i figuren nedenfor.

Ovenfor viser skiven, hvor den radialt faste stang og har en blå kugle, "bundet" til drivakslen af den elastiske reb. Indtil disken roterer, er rebet ikke deformeret. Men når afviklingen drev bolden lidt at strække rebet indtil den elastiske kraft F _Wed. ikke bliver sådan, der er produktet af massen m af kuglen i sin normale acceleration en _n = -ω ^2R, så er der F = -mω _{jf ^2R,} hvor R - er radius af cirklen, der beskriver pære under rotation rundt i systemet.

Hvis vinkelhastigheden ω disk forbliver konstant, og bolden vil stoppe bevægelse i forhold til aksen OX. I dette tilfælde relativt XOY referencesystem er forbundet med skiven, vil bolden være i en tilstand af ro. Dette forklares ved det faktum, at i dette system, foruden kraften F _Wed, virker på bolden F _cf inerti, der er rettet langs en radius fra disken rotationsakse. Styrke, som har form som i formlen nedenfor, kaldet centrifugalkraften af inerti. Det kan kun ske i roterende referencerammer.

Coriolis kraft

Det viser sig, når de organer bevæges i forhold til den roterende referenceramme, til dem, ud over de centrifugale inertikræfter, driver en anden kraft - Coriolis. Det er altid vinkelret på vektoren V hastighed af kroppen, hvilket betyder, at det ikke udfører noget arbejde på kroppen. Vi understreger, at corioliskraften manifesterer sig kun, når kroppen er bevæge sig i forhold til en ikke-inertial referenceramme, som udfører rotation. Dens formel er som følger:

Eftersom udtrykket (v * ω) er givet ved vektoren produkt af vektorer i parentes, så kan det konkluderes, at retningen af Coriolis kraften bestemmes af højrehåndsreglen i forhold til dem. Dens enhed er:

Her Ө - er vinklen mellem vektorerne V og W.

Som konklusion

Inerti - det er et fantastisk fænomen, der dagligt hjemsøger ethvert menneske hundredvis af gange, selv om vi ikke bemærker det. Vi mener, at artikel har givet dig vigtige svar på spørgsmål om, hvad der er inerti, der er styrken og inertimomenter, der opdagede fænomenet inerti. Sikker på, det var interessant.