Çfarë është inerci? Kuptimi i fjalës "inerci". Inerci e një trupi të ngurtë. Përcaktimi i momentit të inercisë

Nga përvoja e përditshme ne mund të konfirmojmë përfundimin e mëposhtëm: shpejtësia dhe drejtimi i lëvizjes së trupit mund të ndryshohet vetëm gjatë bashkëveprimit të tij me një trup tjetër. Kjo i jep të rritet në fenomenin e inercionit, të cilat ne diskutojmë në këtë artikull.

Çfarë është inerci? Vëzhgimet Shembull jetës

Shqyrtoni rastin kur ndonjë organ në fazën fillestare të eksperimentit është tashmë në lëvizje. Më vonë do të shohim se ulja e shpejtësisë dhe të ndaluar trupi nuk mund të bëhet pa leje, për shkak se arsyeja për këtë është efekti në atë të një organi tjetër.

Ju ndoshta keni më shumë se një herë vënë re se si pasagjerët që udhëtojnë në transportin publik, papritur ligët përpara gjatë frenimit apo presion në anën e saj në një kthesë të mprehtë. Pse? Shpjegoni më tej. Kur, për shembull, atletët të drejtuar një distancë të caktuar, ata janë duke u përpjekur për të zhvilluar shpejtësinë maksimale. Kalon nëpër vijën e finishit, ajo tashmë është e mundur, dhe jo për të drejtuar, por ju nuk mund të ndalet e shkurtër, dhe kështu atlet shkon pak metra, që është, kryen coasting.

Nga shembujt e mësipërm mund të konkludohet se të gjitha organet kanë një funksion për të mbajtur shpejtësinë dhe drejtimin e lëvizjes, pa qenë në gjendje në të njëjtën kohë në çast të ndryshojë ato më vonë veprimi i një trupi. Ne mund të supozojmë se në mungesë të veprimeve të jashtme të trupit dhe të ruajnë shpejtësinë dhe drejtimin e lëvizjes për aq kohë sa ju dëshironi. Pra, ajo që është inerci? Ky fenomen ruajtja organ shpejtësia në mungesë të ekspozimit ndaj organeve të tjera.

Hapja e inercisë

një pronë e tillë i organeve të zbuluar, shkencëtari italian Galileo Galilei. Bazuar në eksperimentet dhe arsyetimin e tyre, ai argumentoi: në qoftë se trupi nuk reagon me organet e tjera, ajo është në një gjendje të qetë, ose lëviz në mënyrë uniforme. Zbulimet e tij të përfshira në shkencë, si një ligj i inerci, por më në detaje formuluar atë Rene Dekart dhe Isaak Nyuton zbatuar tashmë në sistemin e saj të ligjeve.

Fakti interesant: inerci, përkufizimi i cili na ka çuar në Galileo, është konsideruar në Greqinë e lashtë Aristotelit, por për shkak të mungesës së zhvillimit të shkencës, formulimi i saktë nuk është dhënë. Ligji i parë i Njutonit thotë: ka
kornizë e referencës në lidhje me të cilën trupi që lëviz në mënyrë të vazhdueshme mban shpejtësia e saj të vazhdueshme në qoftë se ajo nuk operon ndonjë organ tjetër. Formula inerci në një dhe të përmbledhur offline, por më poshtë ne japim shumë formula të tjera të zbulojë karakteristikat e saj.

inerci e organeve

Ne të gjithë e dimë se shpejtësia e njeriut, makinë, tren, anije ose organeve të tjera të rritet gradualisht, kur ata fillojnë të lëvizin. Të gjithë ju kanë parë nisjen e raketave në TV ose duke marrë off i avionit në aeroport - ata të rritur shpejtësia nuk është i ndryshohet shpesh, por gradualisht. Mbikqyrjes, si dhe praktika e përditshme tregon se të gjitha organet kanë një tipar të përbashkët: shpejtësinë e levizjes së trupave në procesin e ndërveprimit të tyre po ndryshon gradualisht, dhe për këtë arsye ata duhet të ndryshojë për një kohë. Ky tipar i telefonit quhet inerci.

Gjithë trupi inert, por jo të gjithë të njëjtën inerci. Nga dy organe ndërvepruese ajo do të jetë më e lartë në mënyrë, e cila do të blejë një përshpejtim më të ulët. Kështu, për shembull, kur qitjes armë bëhet më pak përshpejtim se fishek. Kur shtytje ndërsjellë të rritur dhe fëmija një patinator i rritur merr një përshpejtim më të ulët se fëmijës. Kjo tregon se inercia e një të rrituri më.

Për të karakterizuar inerci trupat kanë hyrë një vlerë të veçantë - peshën e trupit, ajo është pėrcaktuara zakonisht nga shkronja m. Në mënyrë që të jetë në gjendje për të krahasuar masat e organeve të ndryshme, në masë të ndonjë prej tyre duhet të konsiderohet njësia. zgjedhja e saj mund të jetë arbitrare, por ajo duhet të jetë i përshtatshëm për përdorim praktik. Njësia SI e masës mori referim të veçantë bërë nga një aliazh vështirë të platini dhe iridium. Ajo është e të gjithë ne emër i njohur - kilogram. Është vërejtur se inercia e një trupi të ngurtë është i 2 lloje: të translational dhe rrotulluese. Në rastin e parë, masa e inercisë është masive, në të dytin - momenti i inercisë, të cilat ne do të diskutojmë më vonë.

Momenti i inercisë

Kështu quhet sasi skalar fizike. Njësia SI e momentit të inercisë është kg · m ^2. A formula e pergjithshme eshte si me poshte:

Këtu, m _i - është masa e pikave të trupit, r _i - eshte distance nga trupi që pikat z-boshti në të sistemit koordinativ hapësinor. Në interpretimin verbal mund të themi se momenti i inercisë përcaktohet nga shuma e produkteve të masës fillore shumëzuar me katrorin e distancës në grup bazë.

Nuk është një tjetër formulë, e karakterizuar nga një moment të caktuar të inercisë:

Ka dm - masë qelizore, r - distanca nga elementi tek DM z boshtit. Me gojë mund të formulohet si: momenti i inercisë së pikave masive të sistemit, ose në lidhje me trupin pol (pikë) - është shuma algjebrike e produkteve të masës së pikave materiale që përbëjnë trupin, sheshin e distancë prej 0 deri në pol.

Vlen të theksohet se ka 2 lloje të momenteve të inercisë - boshtor dhe centrifugale. Ka edhe një gjë e tillë si momentet kryesore të inercisë (GMI) (në lidhje me akset kryesore). Si rregull, ata janë gjithmonë të dallueshme. Tani ne mund të llogarisim momentet e inercisë për shumë organeve (cilindër, disk, sferë, kon, sferë, dhe kështu me radhë.), Por ne nuk do të gërmoj nëpër libra në përpunim e të gjitha formulave.

sistem reference

Ligji i parë i Njutonit trajtohen me lëvizje uniforme drejtvizor, e cila mund të shihet vetëm në një kuadër të caktuar të referencës. Edhe një analizë e përafërt nga dukuritë mekanike tregon se ligji i inercisë nuk kryhet në të gjitha sistemet e referimit.

Konsideroni një eksperiment të thjeshtë: ne kemi vënë topin në një tavolinë horizontale në makinë dhe të vëzhgojë lëvizjen e saj. Në qoftë se treni do të jetë në një gjendje qetësie relative në Tokë, pastaj topi do të mbajtur të qetë për sa kohë që ne nuk do të veprojmë në atë nga një organizëm tjetër (p.sh., dore). Prandaj, në një sistem referimi që është i lidhur me të Tokës, ligji i inercisë mban.

Paramendoni se treni do të shkojë nga Toka në mënyrë uniforme dhe të drejtë. Pastaj, në një sistem referimi që është i lidhur me tren, topi do të shpëtojë gjendjen e mendjes, dhe atë që është e lidhur me Tokën, - gjendjen e levizjes uniforme. Prandaj, ligji i inercisë është kryer jo vetëm në kuadrin e referencës lidhur me tokën, por edhe në të gjitha të afërm tjetër të lëvizte në Tokë në mënyrë uniforme dhe të drejtë.

Tani imagjinoni se treni zgjedh deri shpejtësinë shpejt ose papritmas kthehet (në të gjitha rastet, ajo është në lidhje me Tokën përshpejtuar). Pastaj, si më parë, topi mban një uniforme dhe lëvizje drejtvizor, të cilën ai e kishte para tren tejkalim shpejtësie. Megjithatë, në lidhje me tren topin vetë vjen nga një gjendje e qetë, edhe pse nuk ka asnjë organ që do të konkludohet atë prej tij. Kjo do të thotë se në kuadër të referencës lidhur me përshpejtimin e trenit të afërm në tokë, ligji i inercisë është prishur.

Kështu, kornizë në të cilën ju jeni ligji i inercisë quhen inerciale. Dhe ata që nuk janë kryer, - jo inerciale. Përcaktojnë ato thjeshtë: nëse trupi lëviz në mënyrë uniforme në një vijë të drejtë (në disa raste - është një qetësi), sistemi inerciale; nëse mocioni është i pabarabartë - jo inerciale.

inercia force

Kjo është një vlerë mjaft konceptin, dhe kështu që të përpiqet sa më shumë që të jetë e mundur të marrin në konsideratë atë në detaje. Këtu është një shembull. Ju qëndroni në heshtje në autobus. Papritmas ai fillon për të lëvizur, dhe kështu duke fituar përshpejtimin. Ju do të ligët mbrapa kaluarën. Por pse? Kush jeni tërhequr? Nga pikëpamja e një vëzhguesi në Tokë (sistem referencë inerciale) të mbeten në vend, duke realizuar ligjin e parë të Njutonit. Nga pikëpamja e vëzhguesit e parë në autobus, ju filloni duke shkuar prapa, si në qoftë se në çdo forcë. Në fakt, këmbët tuaja, të cilat janë të lidhura nga fërkimi me dysheme të autobusit, të shkojnë përpara me të, dhe ju,
humbur ekuilibrin e tij, ai kishte për të bjerë përsëri. Kështu, për të përshkruar lëvizjen e trupit në një kornizë jo-inercial i referencës është e nevojshme për të futur dhe për të marrë parasysh të forcave të tjera që veprojnë në pjesën e lidhjeve të trupit me një sistem të tillë. Këto forca janë forcat e inercisë.

Ju lutem vini re se ata janë fiktive, sepse nuk ka asnjë organ të vetëm ose ara, nën ndikimin e të cilit ke filluar të lëvizin në autobus. Ligjet e Njutonit ndaj forcave inerciale nuk zbatohen, megjithatë, për t'i përdorur ato së bashku me forcat e "të vërtetë" na lejon për të përshkruar lëvizjen në sistemet e referencës jo inerciale arbitrare duke përdorur mjete të ndryshme. Kjo është pika e tërë e forcave të dhëna të inercisë.

Pra, tani ju e dini se çfarë është inerci momenti i inercisë dhe të referencës inerciale sistemeve, forcat inerciale. Moving në.

Sistemet translational lëvizje

Supozoni se disa trupi në një kornizë referimi jo inerciale lëviz me përshpejtim a ₀ relative të forcës inerciale vepron F. Për një analog jo inerciale ekuacion Ligji i dytë i Njutonit ka formën:

Ku a ₀ - një përshpejtim trupi i m masiv, që është shkaktuar nga forca F në krahasim me një kornizë jo-inert të referencës; _Іn F - forca e _inercisë. Forca F në anën e djathtë është "vërtetë" në kuptimin që ajo është ndërveprimi rezultuar e solids në varësi vetëm në ndryshimin e koordinatave dhe shpejtësitë e pikave materiale ndërvepruese që nuk ndryshojnë nga një kornizë në një tjetër, duke lëvizur translationally. Prandaj, kjo nuk do të ndryshojë dhe forca F. Ai është invariant në lidhje me një tranzicion të tillë. Dhe këtu lind _іn F jo për shkak të ndërveprimit të trupave, por për shkak të lëvizje të përshpejtuar të sistemit të referimit, e cila është arsyeja pse ajo po ndryshon në një tranzicion të shpejtë në një sistem të ndryshëm, kështu që nuk është invariant.

Forca centrifugale të inercisë

Konsideroni sjelljen e trupave në një kornizë jo inerciale të referimit. XOY rrotullohet në lidhje me sistemin e inerciale të thotë që ne supozojmë Tokën në një ω konstante shpejtësisë këndore. Një shembull është sistemi në figurën më poshtë.

Mbi tregon disk, ku shufra fiks rrezore dhe i veshur me një top blu, "lidhur" me makinë aksin e litar elastik. Derisa rrotullohet disk, litari nuk është i deformuar. Megjithatë, unscrewing sferë e cila është e diskut gradualisht litari shtrihet deri _shih elastik force F nuk bëhen të tillë që topi eshte produkti i masë m me shpejtimin e tij normal a _n = -ω ² R, d.m.th. F = -mω _{shih ^2R,} ku R - është rrezja e rrethit i cili përshkruan llambë gjatë rrotullimit rreth sistemit.

Nëse këndore disk shpejtësia ω mbetet konstante, dhe topi do të ndalet lëvizje në lidhje me aksin kau. Në këtë rast relativisht sistem reference XOY është i lidhur me disk, topi do të jetë në një gjendje të qetë. Kjo shpjegohet me faktin se në këtë sistem, përveç forcës F _{Wed së,} vepron në inerci top F _cf, cili është i orientuar përgjatë një rreze nga aksi disk e rrotullimit. Forca, që ka formën, si ne formulen e meposhtme, e quajtur forcën centrifugale inertesh. Kjo mund të ndodhë vetëm në korniza të referencës rradhës.

Coriolis forcë

Ajo rezulton se kur trupat lëvizin në lidhje me kuadrin e rradhës të referencës, për ta, përveç forcave centrifugale të inercisë, vepron një forcë - të Coriolis. Ajo është gjithmonë pingul me shpejtësi të vektoriale V të trupit, që do të thotë se ajo nuk ka kryer ndonjë punë në trup. Ne theksojmë se forca Coriolis manifestohet vetëm kur trupi është në lëvizje në lidhje me një kornizë jo inerciale referimi, e cila kryen rrotullimin. Formula e tij është si vijon:

Që shprehjes (v * ω) është dhënë nga produkti vektorial të vektorëve në kllapa, atëherë mund të konkludohet se drejtimi i forcës Coriolis përcaktohet nga sundimi e djathtë në lidhje me to. njësia e saj është:

Këtu Ө - është këndi ndërmjet vektorëve të v dhe w.

në përfundim

Inerci - kjo është një dukuri e mahnitshme që çdo ditë Haunts çdo qenie njerëzore qindra herë, edhe nëse ne nuk e vërejnë atë. Ne mendojmë se artikulli ju ka dhënë përgjigje të rëndësishme të pyetjeve në lidhje me atë që është inerci, që është forca dhe momentet e inercise, i cili zbuloi fenomenin e inercisë. Sure, ajo ishte interesante.