Inercijos momentas. Kai kurios standaus kėbulo mechanikos detalės

Inercijos momentas. Kai kurios standaus kėbulo mechanikos detalės
Inercijos momentas. Kai kurios standaus kėbulo mechanikos detalės
Anonim

Vienas pagrindinių fizinių kietųjų kūnų sąveikos principų yra inercijos dėsnis, suformuluotas didžiojo Izaoko Niutono. Su šia sąvoka susiduriame beveik nuolat, nes ji turi nepaprastai didelę įtaką visiems mūsų pasaulio materialiems objektams, įskaitant žmones. Savo ruožtu toks fizikinis dydis kaip inercijos momentas yra neatsiejamai susijęs su aukščiau minėtu dėsniu, lemiančiu jo poveikio kietiesiems kūnams stiprumą ir trukmę.

Inercijos momentas
Inercijos momentas

Mechanikos požiūriu bet kurį materialų objektą galima apibūdinti kaip nekintančią ir aiškiai struktūrizuotą (idealizuotą) taškų sistemą, kurių tarpusavio atstumai nesikeičia priklausomai nuo jų judėjimo pobūdžio. Šis metodas leidžia tiksliai apskaičiuoti beveik visų kietųjų kūnų inercijos momentą naudojant specialias formules. Čia yra dar vienas įdomus niuansasfaktas, kad bet koks kompleksas, turintis įmantriausią trajektoriją, judesys gali būti pavaizduotas kaip paprastų judesių erdvėje rinkinys: sukamasis ir transliacinis. Tai taip pat palengvina fizikų gyvenimą skaičiuojant šį fizikinį dydį.

Žiedinis inercijos momentas
Žiedinis inercijos momentas

Norint suprasti, kas yra inercijos momentas ir kokia jo įtaka mus supančiam pasauliui, lengviausia pasitelkti staigų keleivinės transporto priemonės greičio pasikeitimą (stabdymą). Tokiu atveju stovinčio keleivio kojos bus temptos dėl trinties į grindis. Tačiau tuo pačiu metu liemens ir galvos nebus daromas poveikis, dėl to jie kurį laiką judės tuo pačiu nurodytu greičiu. Dėl to keleivis pasilenks į priekį arba nukris. Kitaip tariant, kojų inercijos momentas, užgesintas trinties jėga ant grindų, bus žymiai mažesnis nei likusių kūno taškų. Priešingas vaizdas bus stebimas smarkiai padidinus autobuso ar tramvajaus automobilio greitį.

Inercijos momentą galima suformuluoti kaip fizikinį dydį, lygų elementariųjų masių (tų atskirų kietojo kūno taškų) sandaugų ir jų atstumo nuo sukimosi ašies kvadratui. Iš šio apibrėžimo matyti, kad ši charakteristika yra priedinis kiekis. Paprasčiau tariant, materialaus kūno inercijos momentas lygus panašių jo dalių rodiklių sumai: J=J1 + J2 + J 3 + …

Rutulio inercijos momentas
Rutulio inercijos momentas

Šis sudėtingos geometrijos kūnų indikatorius rastas eksperimentiškai. sąskaitaatsižvelgti į per daug skirtingų fizinių parametrų, įskaitant objekto tankį, kuris gali būti nehomogeniškas skirtinguose taškuose, o tai sukuria vadinamąjį masės skirtumą skirtinguose kūno segmentuose. Atitinkamai, standartinės formulės čia netinka. Pavyzdžiui, tam tikro spindulio ir vienodo tankio žiedo, kurio sukimosi ašis eina per jo centrą, inercijos momentą galima apskaičiuoti pagal šią formulę: J=mR2. Tačiau tokiu būdu nebus įmanoma apskaičiuoti šios vertės lankui, kurio visos dalys pagamintos iš skirtingų medžiagų.

O kietos ir vienalytės struktūros rutulio inercijos momentą galima apskaičiuoti pagal formulę: J=2/5mR2. Skaičiuojant šį rodiklį kūnams dviejų lygiagrečių sukimosi ašių atžvilgiu, į formulę įvedamas papildomas parametras - atstumas tarp ašių, žymimas raide a. Antroji sukimosi ašis žymima raide L. Pavyzdžiui, formulė gali atrodyti taip: J=L + ma2.

Atsargius eksperimentus, susijusius su inerciniu kūnų judėjimu ir jų sąveikos pobūdžiu, pirmą kartą atliko Galilėjus Galilėjus XVI ir XVII amžių sandūroje. Jie leido didžiajam savo laiką aplenkusiam mokslininkui nustatyti pagrindinį dėsnį, kaip fiziniai kūnai išlaikyti ramybės būseną arba tiesinį judėjimą Žemės atžvilgiu, nesant kitų juos veikiančių kūnų. Inercijos dėsnis tapo pirmuoju žingsniu nustatant pagrindinius fizinius mechanikos principus, kurie tuo metu dar buvo visiškai neaiškūs, neaiškūs ir neaiškūs. Vėliau Niutonas suformulavo bendruosius judėjimo dėsniuskūnai, įskaitant inercijos dėsnį.

Rekomenduojamas: