Vad är tröghet? Betydelsen av ordet "tröghet". Trögheten hos en stel kropp. Fastställande av tröghetsmoment

Från vardagen erfarenhet kan vi bekräfta följande slutsats: hastighet och rörelseriktning kroppen kan endast ändras under dess interaktion med en annan kropp. Detta ger upphov till fenomenet tröghet, som vi diskuterar i denna artikel.

Vad är tröghet? Exempel life observationer

Betrakta fallet där varje organ i det inledande skedet av experimentet redan är i rörelse. Senare kommer vi att se att minskningen i hastigheten och stoppa kroppen kan inte ske utan tillstånd, eftersom orsaken till detta är effekten på honom av en annan kropp.

Du har förmodligen mer än en gång sett hur passagerare som reser i kollektivtrafiken, plötsligt luta sig framåt under bromsning eller pressas på sin sida på en skarp sväng. Varför? Förklara ytterligare. När till exempel idrottare köra en viss sträcka, försöker de att utveckla den maximala hastigheten. Framförande genom mållinjen, är det redan möjligt, och inte att köra, men du kan inte stoppa kort, och så idrottaren går några meter, det vill säga utför friläge.

Av ovanstående exempel kan man dra slutsatsen att alla organ har en funktion för att hålla hastigheten och rörelseriktningen, utan att kunna samtidigt omedelbart ändra dem senare verkan av en kropp. Vi kan anta att i avsaknad av yttre åtgärder i kroppen och bevara hastigheten och rörelseriktningen så länge du vill. Så, vad är tröghet? Detta fenomen bevarande kroppshastigheten i avsaknad av exponering för andra organ.

Öppnande av tröghet

En sådan egenskap hos kroppar upptäckte den italienska vetenskapsmannen Galileo Galilei. Baserat på sina experiment och resonemang hävdade han: om kroppen inte reagerar med andra organ, är det i ett lugnt tillstånd, eller flyttar enhetligt. Hans upptäckter som ingår i vetenskapen som en lag tröghet, men mer i detalj formulerat det Rene Dekart och Isaak Nyuton redan genomförts i dess system för lagar.

Intressant faktum: tröghet, definitionen av vilket har lett oss till Galileo, ansågs i det antika Grekland Aristoteles, men på grund av bristen på utvecklingen av vetenskap, var den exakta ordalydelsen inte gett. Newtons första lag säger: det finns
referensram i förhållande till vilken kroppen, som rör sig stadigt bibehåller dess hastighet konstant om den inte fungerar något annat organ. Formel tröghet i en och samman offline men under vi ger många andra formler avslöja dess egenskaper.

tröghet organ

Vi vet alla att den mänskliga hastighet, bil, tåg, fartyg eller andra organ ökar gradvis, när de börjar röra sig. Alla ni har sett lanseringen av missiler på TV eller ta bort av flygplan på flygplatsen - de ökar hastigheten är inte hackig, men så småningom. Övervakning, samt daglig praxis tyder på att alla organ har ett gemensamt drag: hastighet rörelse organ i processen för deras interaktion förändras gradvis, och därför behöver ändra ett tag. Denna funktion i telefonen kallas tröghet.

All inert kropp, men inte alla av samma tröghet. Av de två samverkande organ som den kommer att vara högre i den ordning, som kommer att förvärva en lägre acceleration. Så, till exempel, när avfyra vapnet blir mindre acceleration än patronen. När den ömsesidiga repulsion av den vuxna och barnet en vuxen åkare får en lägre acceleration än barnet. Detta tyder på att trögheten hos en vuxen mer.

För att karakterisera tröghet kroppar har angett ett särskilt värde - kroppsvikt, är det oftast betecknas med bokstaven m. För att kunna jämföra massor av olika organ, bör massan av någon av dem anses enheten. Hennes val kan vara godtycklig, men det måste vara bekvämt för praktisk användning. SI-enheten för mass tog särskild referens gjord av en hård legering av platina och iridium. Det är vi alla välkänt namn - kilogram. Det noteras att trögheten hos en stel kropp är av 2 typer: den translationella och rotations. I det första fallet är måttet på tröghets massan, i den andra - tröghetsmoment, som vi kommer att diskutera senare.

tröghetsmoment

Så kallade skalär fysisk kvantitet. SI-enheten för tröghetsmomentet är kg · m ^2. En generaliserad formel är som följer:

Här m _i - är massan av de delar av kroppen, _ri - är avståndet från kroppen till de z-axeln pekar i den rumsliga koordinatsystemet. I verbal tolkning kan vi säga att tröghetsmomentet bestäms av summan av produkter av elementär massa multiplicerat med kvadraten på avståndet till baskraven.

Det finns en annan formel, som kännetecknas av en viss tröghetsmoment:

Där dm - cellmassa, r - avståndet från elementet till dm z-axeln. Verbalt kan formuleras som: tröghetsmoment för masspunkter i systemet, eller i förhållande till stolpkroppen (punkt) - är den algebraiska summan av produkter av massan av materialpunkter som bildar kroppen, kvadraten av avståndet för 0 till polen.

Det är värt att nämna att det finns 2 typer av tröghetsmoment - Axial och Radial. Det finns också en sådan sak som huvudtröghetsmoment (GMI) (med avseende på huvudaxlarna). Som regel är de alltid tydlig. Nu kan vi beräkna tröghetsmoment för många organ (cylinder, skiva, sfär, kon, sfär, och så vidare.), Men vi kommer inte gräva i förfining av alla formler.

referenssystem

Första lag Newton behandlas den likformiga rätlinjig rörelse, som kan ses endast i en viss referensram. Även en ungefärlig analys av mekaniska fenomen visar att tröghetslagen inte utförs i alla referensramar.

Tänk dig ett enkelt experiment: vi sätta bollen på ett horisontellt bord i bilen och observera dess rörelse. Om tåget kommer att vara i ett tillstånd av lugn i förhållande till jorden, då bollen kommer att hålla lugn så länge vi inte agerar på det av en annan kropp (t.ex. hand). Därför, i ett referenssystem som är associerad med jorden, håller tröghetslagen.

Föreställ dig att tåget kommer att gå från jorden jämnt och rakt. Därefter, i ett referenssystem som är associerad med tåget, kommer bollen spara sinnestillstånd, och den som är associerad med jorden, - staten enhetlig rörelse. Därför är tröghetslagen utförs inte bara i den referensram associerad med jorden, men även i alla andra rör sig i förhållande till jorden jämnt och rakt.

Tänk dig nu att tåget tar fart snabbt eller plötsligt vänder (i alla fall är det snabbare i förhållande till jorden). Då, liksom tidigare, håller bollen en enhetlig och rätlinjig rörelse, som han hade innan tåget fortkörning. Men när det gäller boll tåget själv kommer från ett tillstånd av lugn, men det finns ingen kropp som skulle sluta det från honom. Detta innebär att i den referensram associerad med acceleration av tåget i förhållande till jorden, är bruten tröghetslagen.

Således är ramen som du är lagen om tröghet som kallas tröghets. Och de som inte genomförs, - icke-tröga. Definiera dem helt enkelt: om kroppen rör sig likformigt i en rak linje (i vissa fall - är en lugn), tröghetssystemet; Om rörelsen är ojämn - icke-tröga.

tröghetskraft

Detta är en ganska värderad konceptet, och så försök så mycket som möjligt att överväga det i detalj. Här är ett exempel. Du står stilla i bussen. Plötsligt börjar han att flytta, och på så sätt få acceleration. Du kommer att luta sig tillbaka förbi. Men varför? Vem är du dras? Ur synvinkel en observatör på jorden (tröghetsreferenssystem) du kvar, medan genomförde den första lag Newton. Ur betraktarens synvinkel i bussen, börjar du går bakåt, som om under någon kraft. I själva verket, benen, som är förbundna med friktion med golvet i bussen, gå vidare med det, och du,
förlora sin balans, var han tvungen att falla tillbaka. Sålunda är nödvändigt att införa och ta hänsyn till de ytterligare krafter som verkar på den del av kroppen band med ett sådant system för att beskriva rörelsen hos kroppen på ett icke-Inertialsystem. Dessa krafter är tröghetskrafter.

Observera att de är fiktiva, eftersom det inte finns en enda kropp eller på fältet, under inflytande som ni har börjat röra sig i bussen. Newtons lagar till tröghetskrafterna inte gäller dock att använda dem tillsammans med "riktiga" krafter tillåter oss att beskriva rörelse i godtyckliga icke-tröghets referenssystem med hjälp av olika verktyg. Detta är hela poängen med ingångströghetskrafter.

Så nu vet du vad som är den tröghet tröghetsmoment och tröghets referenssystem, tröghetskrafter. Går vidare.

Translationella rörelsesystem

Antar att vissa organ i ett icke-tröghetsreferensramen rör sig med acceleration a ₀ i förhållande till tröghetskraften verkar F. För en icke-tröghets ekvationen analog Newtons andra lag har formen:

Där en ₀ - en kropp acceleration av massan m, som orsakas av kraften F i förhållande till en icke-Inertialsystem; _Іn F - _{tröghetskraften.} Kraften F på den högra sidan är den "riktiga" i den meningen att det är den resulterande växelverkan mellan fasta ämnen endast beroende på skillnaden av koordinaterna och hastigheter hos de samverkande materialpunkter som inte ändras från en ram till en annan, flytta translatoriskt. Därför ändras inte och kraften F. Det är invariant med avseende på en sådan övergång. Och här uppstår _іn F inte på grund av interaktionen av kroppar, men på grund av den accelererade rörelsen hos referenssystemet, vilket är varför det förändras i en snabb övergång till ett annat system, så det är inte invariant.

Centrifugalkraften tröghets

Överväga beteendet hos organ i ett icke-Inertialsystem. XOY roterar i förhållande till tröghetssystemet innebär vi antar jorden med en konstant vinkelhastighet ω. Ett exempel är systemet i figuren nedan.

Ovan visar skivan, där den radiellt fast staven och bär en blå boll, "bundna" till drivaxeln hos det elastiska repet. Fram till skivan roterar, är repet inte deformeras. Emellertid avskruvning skivan vulsten gradvis repet sträcker sig upp tills _jfr elastiska kraften F inte blir sådana att kulan är produkten av massan m vid sin normala accelerationen a _n = -ω ² R, dvs F = -mω _jfr ² _R, vari R - är radien för den cirkel, som beskriver glödlampan under rotation runt systemet.

Om vinkelhastigheten ω disk förblir konstant, och bollen kommer att stoppa rörelse med avseende på axeln OX. I detta fall relativt XOY referenssystem är associerad med skivan, kommer bollen att vara i ett tillstånd av lugn. Detta förklaras av det faktum att i detta system, utöver kraften F _ons, verkar på bollen F _cf tröghet, vilken är riktad längs en radie från skivrotationsaxel. Styrka, som har formen, såsom i formeln nedan, kallas centrifugalkraften av tröghet. Det kan bara ske i roterande referensramar.

Corioliskraften

Det visar sig att när kropparna rör sig i förhållande till den roterande referensram till dem, utöver de centrifugalkrafter tröghets arbetar en annan kraft - Coriolis. Det är alltid vinkelrät mot vektor V hastighet av kroppen, vilket innebär att den inte utför något arbete på kroppen. Vi betonar att Corioliskraften yttrar sig bara när kroppen rör sig i förhållande till en icke-tröghetsreferensramen, som utför rotation. Dess formel är följande:

Eftersom uttrycket (v * ω) ges av vektorprodukten av vektorerna inom parentes, då kan man dra slutsatsen att riktningen för Coriolis-kraften bestäms av regeln högra i relation till dem. Dess enhet är:

Här Ө - är vinkeln mellan vektorerna v och w.

Sammanfattningsvis

Tröghet - det är ett fantastiskt fenomen som dagligen plågar varje människa hundratals gånger, även om vi inte märker det. Vi tror att artikeln har gett dig viktiga svar på frågor om vad som är tröghet, som är styrkan och tröghetsmoment, som upptäckte fenomenet tröghet. Visst, det var intressant.