Co je setrvačnost? Význam slova „setrvačnosti“. Setrvačnost tělesa. Určení momentu setrvačnosti

Z každodenní zkušenosti můžeme potvrdit následující závěr: rychlost a směr pohybu tělesa lze měnit pouze během jeho interakce s jiným orgánem. To vede k jevu netečnosti, kterou jsme diskutovali v tomto článku.

Co je setrvačnost? Příklad životní pozorování

Uvažujme případ, kdy je již každý subjekt v počáteční fázi experimentu v pohybu. Později uvidíme, že snížení rychlosti a zastavení tělo nemůže proběhnout bez povolení, protože důvod pro to je vliv na něj z jiného těla.

Pravděpodobně máte více než jednou pozoroval, jak cestující, kteří cestují ve veřejné dopravě, náhle předklonit při brzdění nebo lisované na bok na ostrou zatáčku. Proč? Vysvětlují dále. Když se například sportovci provozovat určitou vzdálenost, se snaží vyvinout maximální rychlost. Běh přes cílovou čáru, je již možné, a ne spustit, ale nemůžete zastavit krátký, a tak se sportovec běží několik metrů, to znamená, že provádí doběh.

Z výše uvedených příkladů je možné učinit závěr, že všechny subjekty mají funkci udržet rychlost a směr pohybu, aniž by byl schopen zároveň okamžitě změnit jejich pozdější působení těla. Můžeme předpokládat, že při absenci vnějších akcí v těle a udržovat rychlost a směr pohybu tak dlouho, jak budete chtít. Takže, co je setrvačnost? Tato ochrana jev rychlost těleso v nepřítomnosti vystavení jiných orgánů.

Zahájení setrvačnosti

Takový majetek těl objevili, italský vědec Galileo Galilei. Na svých experimentů a úvahy založené tvrdil: v případě, že tělo nereaguje s jinými subjekty, je v klidném stavu, nebo se pohybuje rovnoměrně. Jeho objevy zahrnuty ve vědě jako zákon setrvačnosti, ale podrobněji formuloval Rene Dekart a Isaak Nyuton již implementována do svého systému zákonů.

Zajímavý fakt: setrvačnost, definice, která nás vedla k systému Galileo, byl považován ve starověkém Řecku Aristotela, ale vzhledem k nedostatku rozvoj vědy, přesné znění nebyl uveden. První právo Newtona říká: existují
referenční rámec s ohledem na které je těleso, které se pohybuje stále udržuje jeho rychlost konstantní, jestliže se neprovozuje žádný jiný subjekt. Formula setrvačnost v jednom a shrnuty v režimu offline, ale nižší než dáváme mnoho dalších vzorců odhalí jeho vlastnosti.

setrvačnost těles

Všichni víme, že lidská rychlost, auto, vlak, loď nebo jiné subjekty se postupně zvětšuje, když se začnou pohybovat. Všichni jste viděli vypuštění rakety v televizi nebo vzletu letadla na letišti - zvyšují rychlost není trhaný, ale postupně. Dozor, stejně jako každodenní praxe vyplývá, že všechny orgány mají společný rys: rychlost pohybu těles v procesu jejich interakce se postupně mění, a proto je třeba změnit na chvíli. Tato funkce telefonu se nazývá setrvačnost.

All inertní tělo, ale ne všechny stejné setrvačnosti. Ze dvou vzájemně působících těles bude vyšší v pořadí, které se získají menší zrychlení. Tak například, když se střílelo se stává méně zrychlení než kazety. Když vzájemné odpuzování dospělého a dítě dospělý bruslař obdrží nižší akceleraci, než je dítě. To znamená, že setrvačnost dospělého víc.

Charakterizovat setrvačnost tělesa zadali speciální hodnotu - tělesnou hmotnost, to je obvykle označována písmenem m. Aby bylo možné porovnat masy různých orgánů, hmotnost žádného z nich by měl být považován za jednotku. Její volba může být libovolná, ale musí být vhodné pro praktické použití. Jednotka SI hmoty se zvláštní odkaz z tvrdé slitiny platiny a iridia. Je nám všem dobře známá jména - kilogram. Je třeba poznamenat, že setrvačnost tělesa je ze 2 typů: translační a rotační. V prvním případě je míra setrvačnosti je hmotnost, v druhém - moment setrvačnosti, které budeme diskutovat později.

moment setrvačnosti

Tzv skalární fyzikální veličina. Jednotka SI momentu setrvačnosti je kg · m ^2. Zobecněný vzorec je následující:

Zde se m _i - je hmotnost těch místech těla, r _i - je vzdálenost od těla, aby body osy z systému prostorových souřadnic. Ve slovním výkladem můžeme říci, že moment setrvačnosti je dán součtem výrobků z oborů základní hmotnosti vynásobené druhou mocninou vzdálenosti základního souboru.

Tam je další vzorec, vyznačuje určitým momentem setrvačnosti:

Tam dm - buněčná hmota, R - vzdálenost od prvku k ose dm z. Ústně mohou být formulovány jako: moment setrvačnosti hmotných bodů systému, nebo vzhledem k pólovým tělesem (bod) - je algebraický součet součinů hmotností hmotných bodů tvořících tělo, čtvercem vzdálenosti od 0 do pólu.

Stojí za zmínku, že tam jsou 2 druhy momentů setrvačnosti - Axiální a radiální. K dispozici je také něco jako hlavní momenty setrvačnosti (GMI) (vzhledem k hlavním osám). Zpravidla jsou vždy zřetelné. Nyní můžeme vypočítat momenty setrvačnosti k mnoha těles (válec, disk, koule, kužel, koule, a tak dále.), Ale nebudeme ponořit do zdokonalování všech vzorcích.

referenční systém

První zákon Newton zabýval rovnoměrném přímočarém pohybu, které lze vidět pouze v určitém referenčního rámce. Dokonce i přibližný analýza mechanických jevů ukazuje, že zákon setrvačnosti se neprovádí ve všech referenčních rámců.

Vezměme si jednoduchý experiment: dáme míč na vodorovném stole v autě a sledovat jeho pohyb. V případě, že vlak bude ve stavu klidu vzhledem k Zemi, pak se míč bude mít klid, dokud nebudeme jednat o tom jiným orgánem (např ruky). Proto se v referenčním systému, který je spojen se Zemí, zákon setrvačnosti platí.

Představte si, že vlak bude pokračovat od Země rovnoměrně a rovné. Pak se v referenčním systému, který je spojen s vlakem, míč ušetří stav mysli, a ten, který je spojen se Zemí, - stav rovnoměrného pohybu. Proto je zákon setrvačnosti se provádí nejen v referenčním rámci spojeného se zemí, ale i ve všech ostatních pohybující se vzhledem k Zemi rovnoměrně a rovné.

A teď si představte, že vlak nabírá rychlost rychle nebo náhle změní (ve všech případech se zrychlil vzhledem k Zemi). Pak, stejně jako dříve, míč udržuje rovnoměrnou a přímočarý pohyb, který on měl před jedoucího vlaku. Nicméně, s ohledem na kulový vlaku sám pochází ze stavu klidu, i když neexistuje žádný orgán, který by ji odvodit z něj. To znamená, že v rámci odkazu spojené se zrychlením vlaku ve vztahu k zemi, zákon setrvačnosti je přerušeno.

To znamená, že rámec, ve kterém jste zákon setrvačnosti nazývají inerciální. A ty, které nejsou prováděny, - non-inerciální. Definovat jednoduše: v případě, že těleso se pohybuje rovnoměrně v přímém směru (v některých případech - je klid), inerciální systém; v případě, že pohyb je nerovnoměrný - non-inerciální.

setrvačná síla

Jedná se o poměrně oceňují koncepci, a tak se snaží v co největší míře, aby to podrobněji zabývat. Zde je příklad. Stojíte klidně v autobuse. Najednou se začne pohybovat, a tím získat zrychlení. Budete opřít minulost. Ale proč? Kdo jste vytáhl? Z pohledu pozorovatele na Zemi (inerciální referenční systém) byste zůstat na svém místě, zatímco uskutečnil první právo Newtona. Z hlediska pozorovatele pohledu v autobuse, začnete jít pozpátku, jako by za žádných síly. Ve skutečnosti, vaše nohy, které jsou připojeny prostřednictvím tření s podlahou autobusu pokračovat s ním, a ty,
ztratil rovnováhu, musel ustoupit. Tak, pro popis pohybu tělesa v neinerciální vztažné soustavě, je nezbytné zavést a vzít v úvahu další síly, které působí na části těla vazeb s takovým systémem. Tyto síly jsou síly setrvačnosti.

Vezměte prosím na vědomí, že jsou fiktivní, protože neexistuje jediný orgán nebo pole, pod vlivem které začaly pohybovat v autobuse. Newtonovy zákony k setrvačných sil neplatí, nicméně jejich použití spolu s „pravými“ síly nám umožňuje popsat pohyb v libovolných non-inertial vztažných soustavách pomocí různých nástrojů. To je celý smysl vstupních setrvačných sil.

Tak, teď víte, co je setrvačný moment setrvačnosti a inerciální referenční systémy, setrvačných sil. Dál.

Translační pohybové soustavy

Předpokládejme, že nějaký subjekt v neinerciální vztažné soustavě pohybuje se zrychlením A ₀ vzhledem k setrvačné síly působí F. U non-setrvačné rovnice analogu Newtonovo druhé právo má tvar:

V případě, že ₀ - těleso zrychlení o hmotnosti m, což je způsobeno tím, síly F vzhledem k neinerciální vztažné soustavě; _Іn F - síla _{setrvačnosti.} Síla F na pravé straně je „skutečný“ v tom smyslu, že je výsledné interakce pevných látek v závislosti pouze na rozdílu souřadnic a rychlostí interagujících pevnými body, které se nemění od jednoho rámce k druhému, pohybující se přímočaře. Z tohoto důvodu se nemění a síla F. Je neměnný vzhledem k takové změně. A tady vzniká _іn F ne kvůli interakci orgánů, ale z důvodu zrychleného pohybu referenčního systému, což je důvod, proč se mění na rychlý přechod na jiný systém, takže to není neměnné.

Odstředivá síla setrvačnosti

Zvažte chování subjektů v neinerciální vztažné soustavě. XOY otáčí vzhledem k inerciální systém znamená předpokládáme Zemi při konstantní úhlové rychlosti w. Příkladem je systém na obrázku níže.

Nahoře je disk, kde je radiálně pevné tyče a na sobě modrý míč, „vázána“ na hnací ose pružného lana. Až do disk otáčí, lano není deformován. Nicméně, odšroubování disk korálek postupně lano táhne až do _srov pružné síly F se nestává, takže míč je produkt o hmotnosti m při běžné zrychlení a _n = -ω ² R, tj. F = -mω _{srov ^2R,} vyznačující se tím, R - je poloměr kružnice, která popisuje žárovku během rotace kolem systému.

Je-li úhlová rychlost ω disk zůstává konstantní, a míč se zastaví pohyb vzhledem k ose OX. V tomto případě relativně XOY referenční systém je spojen s diskem, míč bude ve stavu klidu. To se vysvětluje tím, že v tomto systému, kromě síly F _St, působí na míček F _srov setrvačnosti, který je směrován podél poloměru od osy disku otáčení. Síla, která má tvar, jak je v následujícím vzorci, tzv odstředivou sílu setrvačnosti. To může nastat pouze v otáčení úhlů pohledu.

Coriolisova síla

Ukazuje se, že když subjekty se pohybovaly vzhledem k rotační referenční rámec, na ně, kromě odstředivými silami setrvačnosti, působí další síla - tyto Coriolisovy. Vždy je kolmá k rychlosti vector V těla, což znamená, že nebude vykonávat žádnou práci na těle. Zdůrazňujeme, že Coriolisova síla se projevuje pouze tehdy, když je těleso pohybující se vzhledem k neinerciální vztažné soustavě, který provádí otáčení. Jeho složení je následující:

Protože se výraz (v * ω) je dán vektorový součin vektorů v závorkách, pak lze konstatovat, že směr Coriolisovy síly je určena pravidlem pravé ruky ve vztahu k nim. Jeho jednotka:

Zde Ө - je úhel mezi vektory v a w.

na závěr

Setrvačnost - je to úžasný fenomén, který každý den straší každého člověka stokrát, i když to nebude všimnout. Myslíme si, že tento článek vám dal důležité odpovědi na otázky o tom, co je setrvačnost, to je síla a moment setrvačnosti, který objevil fenomén setrvačnosti. Jistě, to bylo zajímavé.