Инерция моменті. Қатты дене механикасының кейбір мәліметтері

Инерция моменті. Қатты дене механикасының кейбір мәліметтері
Инерция моменті. Қатты дене механикасының кейбір мәліметтері
Anonim

Қатты денелердің өзара әрекеттесуінің негізгі физикалық принциптерінің бірі ұлы Исаак Ньютон тұжырымдаған инерция заңы болып табылады. Біз бұл ұғымды үнемі кездестіреміз, өйткені ол біздің әлемнің барлық материалдық объектілеріне, соның ішінде адамдарға өте үлкен әсер етеді. Өз кезегінде, инерция моменті сияқты физикалық шама оның қатты денелерге әсер ету күші мен ұзақтығын анықтайтын жоғарыда аталған заңмен ажырамас байланыста болады.

Инерция моменті
Инерция моменті

Механика тұрғысынан кез келген материалдық объектіні қозғалыс сипатына қарай өзара қашықтығы өзгермейтін нүктелердің өзгермейтін және анық құрылымдалған (идеалданған) жүйесі ретінде сипаттауға болады. Бұл тәсіл арнайы формулалар арқылы барлық дерлік қатты денелердің инерция моментін дәл есептеуге мүмкіндік береді. Мұнда тағы бір қызықты нюанс барЕң күрделі траекторияға ие кез келген күрделі қозғалыс кеңістіктегі қарапайым қозғалыстардың жиынтығы ретінде ұсынылуы мүмкін: айналмалы және трансляциялық. Бұл сондай-ақ осы физикалық шаманы есептеу кезінде физиктердің өмірін айтарлықтай жеңілдетеді.

Сақиналы инерция моменті
Сақиналы инерция моменті

Инерция моменті деген не және оның бізді қоршаған әлемге әсері қандай екенін түсіну үшін жолаушылар көлігінің жылдамдығының күрт өзгеруін (тежеу) мысалын қолдану оңайырақ. Бұл жағдайда тұрған жолаушының аяқтары еденде үйкеліс күшімен сүйретіледі. Бірақ сонымен бірге денеге және басқа ешқандай әсер етпейді, нәтижесінде олар белгілі бір жылдамдықпен біраз уақыт қозғала береді. Нәтижесінде жолаушы еңкейіп немесе құлап қалады. Басқаша айтқанда, едендегі үйкеліс күшімен сөнген аяқтардың инерция моменті дененің қалған нүктелерінен айтарлықтай аз болады. Автобус немесе трамвай вагонының жылдамдығының күрт артуымен қарама-қарсы сурет байқалады.

Инерция моментін элементар массалардың (қатты дененің сол жеке нүктелерінің) көбейтінділерінің қосындысына және олардың айналу осінен қашықтығының квадратына тең физикалық шама ретінде тұжырымдауға болады. Бұл анықтамадан бұл сипаттаманың аддитивті шама екендігі шығады. Қарапайым тілмен айтқанда, материалдық дененің инерция моменті оның бөліктерінің ұқсас көрсеткіштерінің қосындысына тең: J=J1 + J2 + J 3 + …

Доптың инерция моменті
Доптың инерция моменті

Күрделі геометриялық денелер үшін бұл көрсеткіш тәжірибе жүзінде табылған. есепке алудененің әртүрлі сегменттерінде деп аталатын массалық айырмашылықты тудыратын әртүрлі нүктелерде біртекті емес болуы мүмкін объектінің тығыздығын қоса алғанда, тым көп әртүрлі физикалық параметрлерді ескеру. Тиісінше, мұнда стандартты формулалар жарамайды. Мысалы, центрі арқылы өтетін айналу осіне ие белгілі радиусы және біркелкі тығыздығы бар сақинаның инерция моментін келесі формула арқылы есептеуге болады: J=mR2. Бірақ барлық бөліктері әртүрлі материалдардан жасалған құрсау үшін бұл мәнді осылайша есептеу мүмкін болмайды.

Ал қатты және біртекті құрылымды шардың инерция моментін мына формуламен есептеуге болады: J=2/5mR2. Екі параллель айналу осіне қатысты денелер үшін бұл көрсеткішті есептеу кезінде формулаға қосымша параметр енгізіледі - осьтер арасындағы қашықтық, а әрпімен белгіленген. Екінші айналу осі L әрпімен белгіленеді. Мысалы, формула келесідей болуы мүмкін: J=L + ma2.

Денелердің инерциялық қозғалысын және олардың өзара әрекеттесу табиғатын зерттеу бойынша мұқият тәжірибелерді алғаш рет XVI-XVII ғасырлар тоғысында Галилео Галилей жасады. Олар өз заманынан озық болған ұлы ғалымға физикалық денелердің Жерге қатысты тыныштық күйін немесе оларға әсер ететін басқа денелер болмаған кезде түзу сызықты қозғалысты сақтауы туралы негізгі заңды бекітуге мүмкіндік берді. Инерция заңы механиканың негізгі физикалық принциптерін орнатудың алғашқы қадамы болды, олар сол кезде әлі толықтай бұлыңғыр, анық емес және түсініксіз болды. Кейіннен Ньютон қозғалыстың жалпы заңдарын тұжырымдадыденелер, олардың қатарына инерция заңы кіреді.

Ұсынылған: