Инерция моменти. Катуу дене механикасынын кээ бир деталдары

Инерция моменти. Катуу дене механикасынын кээ бир деталдары
Инерция моменти. Катуу дене механикасынын кээ бир деталдары
Anonim

Катуу денелердин өз ара аракетинин негизги физикалык принциптеринин бири улуу Исаак Ньютон тарабынан түзүлгөн инерция мыйзамы. Биз бул концепцияны дээрлик дайыма жолуктурабыз, анткени ал биздин дүйнөнүн бардык материалдык объектилерине, анын ичинде адамдарга да абдан чоң таасир тийгизет. Өз кезегинде, инерция моменти сыяктуу физикалык чоңдук анын катуу денелерге тийгизген таасиринин күчүн жана узактыгын аныктоочу жогоруда айтылган мыйзам менен ажырагыс байланышта.

Инерция моменти
Инерция моменти

Механика көз карашынан алганда, ар кандай материалдык объектти кыймылынын мүнөзүнө жараша өз ара аралыктары өзгөрбөгөн чекиттердин өзгөрүлбөгөн жана так структураланган (идеалдаштырылган) системасы катары мүнөздөөгө болот. Бул ыкма атайын формулалар аркылуу дээрлик бардык катуу денелердин инерция моментин так эсептөөгө мүмкүндүк берет. Бул жерде дагы бир кызыктуу нюанс болуп саналатэң татаал траекторияга ээ болгон ар кандай татаал кыймыл мейкиндиктеги жөнөкөй кыймылдардын жыйындысы катары көрсөтүлүшү мүмкүн экендиги: айлануу жана которуу. Бул физикалык чоңдукту эсептөөдө физиктердин жашоосун бир топ жеңилдетет.

Инерциянын шакек моменти
Инерциянын шакек моменти

Инерция моменти эмне экендигин жана анын бизди курчап турган дүйнөгө тийгизген таасирин түшүнүү үчүн жүргүнчү ташуучу унаанын ылдамдыгынын кескин өзгөрүшүнө (тормоздук) мисал келтирүү эң оңой. Бул учурда, турган жүргүнчүнүн буттары полго сүрүлүү менен бирге сүйрөлөт. Бирок ошол эле учурда тулкуга жана башына эч кандай таасир тийгизбейт, натыйжада алар бир нече убакытка чейин ошол эле ылдамдыкта кыймылдай беришет. Натыйжада жүргүнчү алдыга эңкейип же жыгылып калат. Башкача айтканда, полго сүрүлүү күчү менен өчкөн буттардын инерция моменти дененин калган чекиттерине караганда бир кыйла аз болот. Карама-каршы сүрөт автобустун же трамвайдын ылдамдыгынын кескин жогорулашы менен байкалат.

Инерция моменти элементардык массалардын (катуу дененин ошол жеке чекиттеринин) жана алардын айлануу огунан алыстыгынын квадратынын суммасына барабар физикалык чоңдук катары формулировкалоого болот. Бул аныктамадан бул мүнөздөмө кошумча чоңдук экендиги келип чыгат. Жөнөкөй сөз менен айтканда, материалдык дененин инерция моменти анын бөлүктөрүнүн окшош көрсөткүчтөрүнүн суммасына барабар: J=J1 + J2 + J 3 + …

Топтун инерция моменти
Топтун инерция моменти

Татаал геометриянын денелери үчүн бул көрсөткүч эксперименталдык жол менен табылган. бирөөгө ишенүүдененин ар кандай сегменттеринде деп аталган массалык айырманы жаратат, ар кандай чекиттеринде бир тектүү эмес болушу мүмкүн объектинин тыгыздыгы, анын ичинде өтө көп түрдүү физикалык параметрлерди эске алуу. Демек, стандарттык формулалар бул жерде ылайыктуу эмес. Мисалы, белгилүү радиусу жана бирдей тыгыздыгы бар шакекченин инерция моменти, анын борбору аркылуу өткөн айлануу огу төмөнкү формула боюнча эсептелиши мүмкүн: J=mR2. Бирок бардык бөлүктөрү ар кандай материалдардан жасалган обруч үчүн мындай маанини эсептөө мүмкүн эмес.

Ал эми катуу жана бир тектүү түзүлүштөгү шардын инерция моментин төмөнкү формула менен эсептөөгө болот: J=2/5mR2. Эки параллелдүү айлануу огуна салыштырмалуу денелер үчүн бул көрсөткүчтү эсептөөдө формулага кошумча параметр киргизилет - а тамгасы менен белгиленген октордун ортосундагы аралык. Айлануунун экинчи огу L тамгасы менен белгиленет. Мисалы, формула мындай болушу мүмкүн: J=L + ma2.

Денелердин инерциялык кыймылын жана алардын өз ара аракеттешүүсүнүн табиятын изилдөө боюнча кылдат эксперименттерди биринчи жолу Галилео Галилей XVI-XVII кылымдардын башында жасаган. Алар өз доорунан озуп кеткен улуу илимпозго физикалык денелердин Жерге салыштырмалуу тынч абалын же түз сызыктуу кыймылын, аларга таасир этүүчү башка денелер жок болгон учурда сакталышы жөнүндөгү негизги мыйзамды белгилөөгө мүмкүндүк берген. Инерция закону механиканын негизги физикалык принциптерин орнотуунун биринчи кадамы болуп калды, ал ошол мезгилде али толук бүдөмүк, бүдөмүк жана бүдөмүк болгон. Андан кийин, Ньютон кыймылдын жалпы мыйзамдарын иштеп чыкканденелер, алардын арасына инерция мыйзамы кирет.

Сунушталууда: