Dari pengalaman sehari-hari kita bisa memastikan kesimpulan sebagai berikut: kecepatan dan arah gerakan tubuh dapat diubah hanya selama interaksinya dengan tubuh lain.Hal ini menimbulkan fenomena inersia, yang kita bahas dalam artikel ini.
Apa inersia?Contoh pengamatan kehidupan
mempertimbangkan kasus ketika beberapa tubuh pada tahap awal percobaan sudah bergerak.Kemudian kita akan melihat bahwa pengurangan kecepatan dan menghentikan tubuh tidak dapat berlangsung tanpa izin, karena alasan untuk itu adalah efek pada dirinya tubuh lain.
Anda mungkin memiliki lebih dari sekali dilihat sebagai penumpang yang melakukan perjalanan di truk tiba-tiba miring ke depan saat pengereman atau ditekan ke samping pada titik balik.Mengapa demikian?Menjelaskan lebih lanjut.Ketika, misalnya, atlet lari jarak tertentu, mereka mencoba untuk mengembangkan kecepatan maksimum.Berjalan melalui garis finish, Anda mungkin tidak harus menjalankan, tetapi Anda tidak bisa berhenti pendek, dan karena itu atlet berjalan beberapa meter, yaitu, melakukan ke pantai.
Dari contoh di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa semua badan memiliki fitur untuk menjaga kecepatan dan arah gerakan, tanpa bisa pada saat yang sama langsung mengubah mereka kemudian aksi tubuh.Kita dapat mengasumsikan bahwa dengan tidak adanya tindakan eksternal akan menjaga tubuh dan kecepatan dan arah gerakan selama Anda inginkan.Jadi, apa yang inersia?Fenomena ini menyimpan kecepatan tubuh dengan tidak adanya paparan tubuh lainnya.
Membuka inersia
ini milik badan ditemukan ilmuwan Italia Galileo Galilei.Berdasarkan percobaan dan penalaran mereka, ia berpendapat: jika tubuh tidak bereaksi dengan badan-badan lain, itu adalah baik dalam keadaan ketenangan atau bergerak secara seragam.Penemuannya termasuk dalam ilmu sebagai hukum inersia, tapi lebih detail Rene Descartes dirumuskan itu, dan bahkan Sir Isaac Newton telah diperkenalkan ke sistem hukumnya.
fakta yang menarik: inersia, yang telah menyebabkan kita untuk definisi Galileo, dianggap di Yunani kuno Aristoteles, tetapi karena kurangnya pengembangan ilmu pengetahuan, kata-kata yang tepat belum diberikan.Hukum pertama Newton menyatakan: ada bingkai
acuan sehubungan dengan yang tubuh yang bergerak maju, kecepatan tetap konstan jika tidak beroperasi setiap tubuh lainnya.Rumus inersia dalam bentuk umum yang sama dan tidak ada, tetapi di bawah kami menyajikan satu set formula lain, mengungkapkan fitur-fiturnya.Tubuh
Inersia
Kita semua tahu bahwa kecepatan seseorang, mobil, kereta api, kapal atau badan lain meningkatkan secara bertahap, ketika mereka mulai bergerak.Anda semua telah melihat peluncuran rudal di TV atau melepas pesawat di bandara - mereka meningkatkan kecepatan tidak dendeng, namun secara bertahap.Pengamatan dan praktek sehari-hari mengatakan bahwa semua badan memiliki fitur umum: kecepatan gerak tubuh dalam proses interaksi mereka berubah secara bertahap, dan karena itu mereka perlu mengubah untuk sementara waktu.Fitur ini disebut inersia tubuh.
Semua tubuh inert, tapi sama sekali tidak inersia yang sama.Dari dua tubuh berinteraksi, itu akan lebih tinggi dalam urutan, yang akan memperoleh percepatan yang lebih kecil.Jadi, misalnya, dengan akselerasi tembakan senjata menjadi lebih kecil dari cartridge.Ketika tolakan saling skater dewasa dan anak dewasa menerima akselerasi kurang dari anak.Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar inertness dewasa.
Untuk mencirikan inersia tubuh telah memperkenalkan nilai khusus - massa tubuh, biasanya dilambangkan dengan m .Untuk dapat membandingkan massa tubuh yang berbeda, massa salah satu dari mereka harus dipertimbangkan unit.Pilihannya mungkin sewenang-wenang, tetapi harus nyaman untuk penggunaan praktis.SI satuan berat memiliki referensi khusus yang dibuat dari paduan keras dari platinum dan iridium.Dia memakai nama yang dikenal bagi kita semua - kilo.Perlu dicatat bahwa inersia tubuh dapat dari 2 jenis: translasi dan rotasi.Dalam kasus pertama inersia adalah ukuran berat di kedua - momen inersia, yang akan kita bahas nanti.
Inersia
Jadi yang disebut kuantitas fisik skalar.Satuan SI dari momen inersia adalah kg * m2 .Rumus umum adalah:
Ada mi - adalah berat poin tubuh, r i - jarak dari titik-titik tubuh untuk sumbu z di ruang sistem koordinat.Interpretasi lisan dapat mengatakan ini: momen inersia ditentukan oleh jumlah produk massa dasar dikalikan dengan kuadrat jarak dari set dasar.
Ada rumus lain, ditandai dengan inersia tertentu:
Ada dm - elemen massa, r - jarak dari dm elemen terhadap sumbu z .Verbal dapat dirumuskan sebagai berikut: momen inersia dari sistem partikel atau badan kutub (titik) - adalah jumlah aljabar dari produk dari massa poin materi yang membentuk tubuh dengan kuadrat dari jarak mereka ke tiang 0.
Perlu disebutkan bahwa ada 2 macam momen inersia - aksialdan sentrifugal.Ada juga hal seperti momen utama inersia (GMI) (sehubungan dengan sumbu utama).Sebagai aturan, mereka selalu berbeda.Sekarang kita dapat menghitung momen inersia untuk berbagai badan (silinder, disc, bola, kerucut, bola, dan sebagainya.), Tapi tidak akan masuk ke mengklarifikasi semua formula.Sistem referensi
Hukum Newton pertama ditangani dengan gerak lurus seragam, yang dapat dilihat hanya dalam kerangka tertentu referensi.Bahkan analisis perkiraan fenomena mekanik menunjukkan bahwa hukum inersia dilakukan tidak dalam semua kerangka acuan.
Pertimbangkan percobaan sederhana: menempatkan bola di atas meja horizontal dalam mobil dan menonton gerakannya.Jika kereta dalam keadaan pikiran sehubungan dengan bumi, dan bola untuk menjaga perdamaian selama kita tidak bertindak di atasnya oleh lembaga lain (misalnya, dengan tangan).Oleh karena itu, dalam sistem referensi yang berhubungan dengan bumi, hukum inersia dilakukan.
Bayangkan bahwa kereta akan relatif terhadap Bumi seragam dan lurus.Kemudian, dalam sistem referensi yang berhubungan dengan kereta api, bola akan menyelamatkan keadaan pikiran, dan salah satu yang berhubungan dengan Bumi - keadaan gerak seragam.Oleh karena itu, hukum inersia dilakukan tidak hanya dalam kerangka acuan yang berhubungan dengan bumi, tetapi juga di semua relatif bergerak lainnya ke Bumi seragam dan lurus.
Sekarang bayangkan bahwa kereta mengambil kecepatan cepat atau tiba-tiba berubah (dalam semua kasus, bergerak dengan percepatan relatif terhadap bumi).Kemudian, seperti sebelumnya, bola mempertahankan seragam dan bujursangkar gerak, yang sebelumnya melaju kereta.Namun, sehubungan dengan kereta bola itu sendiri berasal dari keadaan tenang, meskipun tidak ada tubuh yang akan diambil dari itu itu.Ini berarti bahwa dalam kerangka acuan yang terkait dengan percepatan kereta relatif terhadap bumi, hukum inersia rusak.
demikian, sistem rujukan di mana hukum inersia disebut inersia.Mereka yang tidak dilakukan - tidak inersia.Mengidentifikasi mereka sederhana: jika tubuh bergerak seragam dalam garis lurus (dalam beberapa kasus - itu ketenangan pikiran), sistem inersia;jika gerakan yang tidak rata - non-inersia.
Inersia
Ini gagasan yang cukup dari multi-nilai dan karena itu akan mencoba sebisa mungkin untuk mempertimbangkan secara rinci.Berikut adalah contoh.Anda diam-diam berdiri di bus.Tiba-tiba dia mulai bergerak, dan dengan demikian mendapatkan percepatan.Anda akan bersandar masa lalu.Tapi mengapa?Siapa yang Anda menarik?Dari sudut pandang pengamat di Bumi (sistem referensi inertial) Anda tinggal di tempat, sementara memuaskan hukum pertama Newton.Dari sudut pandang seorang pengamat di bus, Anda mulai akan mundur, seolah-olah dengan kekuatan apapun.Bahkan, kaki Anda, yang dihubungkan oleh gesekan dengan lantai bus, pergi ke depan dengan itu, dan Anda,
kehilangan keseimbangan, harus jatuh kembali.Dengan demikian, untuk menggambarkan gerak tubuh dalam bingkai non-inersia acuan, dan memperhitungkan kebutuhan untuk memperkenalkan pasukan tambahan yang bekerja pada bagian dari hubungan badan dengan sistem seperti itu.Gaya ini adalah gaya inersia.
perlu dicatat bahwa mereka fiktif, karena tidak ada badan tunggal atau lapangan di bawah pengaruh yang Anda mulai bergerak bus.Hukum Newton pada gaya inersia tidak berlaku, namun, untuk menggunakannya bersama dengan "nyata" pasukan memungkinkan untuk menggambarkan gerak suatu sistem referensi non-inersia sewenang-wenang menggunakan alat yang berbeda.Ini adalah inti dari kekuatan masukan inersia.
Jadi sekarang Anda tahu apa inersia, momen inersia dan inersia sistem, gaya inersia.Kami melanjutkan.
sistem gerak translasi
Misalkan beberapa tubuh dalam kerangka acuan non-inersia bergerak dengan percepatan a0 relatif terhadap kekuatan inersia bertindak F. Untuk persamaan analog non-inersia hukum kedua Newton adalah dalam bentuk:
Dimana a0 - akselerasi tubuh ini berat m , yang disebabkan oleh gaya F terhadap kerangka non-inersia acuan;Fіn - kekuatan inersia.Gaya F di sisi kanan adalah "nyata" dalam arti bahwa itu adalah interaksi yang dihasilkan tubuh, hanya tergantung pada perbedaan koordinat dan kecepatan dari berinteraksi poin materi yang tidak berubah dari satu frame ke yang lain, bergerak terus.Oleh karena itu, tidak berubah dan gaya F. Hal ini invarian terhadap transisi.Tapi Fіn timbul bukan karena interaksi tubuh, tetapi karena gerakan cepat dari kerangka acuan, yang mengapa berubah pada transisi dipercepat untuk sistem yang berbeda, sehingga tidak invarian.
gaya sentrifugal inersia
mempertimbangkan perilaku tubuh dalam bingkai non-inersia acuan.XOY berputar relatif terhadap sistem inersia, berarti kami menganggap bumi pada kecepatan sudut ω konstan.Contohnya adalah sistem pada gambar di bawah.
atas menunjukkan drive di mana batang dipasang radial dan mengenakan manik biru, "terikat" dengan sumbu dari disk tali elastis.Sementara drive tidak berputar, tali tidak cacat.Namun, drive unwinding bola sedikit peregangan tali sampai kekuatan elastis favg tidak seperti bahwa produk dari massa bola adalah m percepatan normal Apt = -ω2R, yaitu favg = -mω2R , dimana R - adalah jari-jari lingkaran yang menggambarkan selama rotasi bola sekitar sistem.
Jika kecepatan sudut ω disk yang tetap konstan, maka bola akan menghentikan gerakan relatif terhadap sumbu OX.Dalam hal ini, relatif terhadap XOY bingkai, yang berhubungan dengan disk, bola akan berada dalam keadaan tenang.Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa dalam sistem ini, selain memaksa favg, bola dengan gaya inersia FCF , yang diarahkan sepanjang radius dari sumbu rotasi disk.Silane memiliki bentuk seperti pada rumus di bawah ini, yang disebut gaya sentrifugal inersia.Ini hanya dapat terjadi dalam bingkai berputar.
Coriolis ternyata bahwa ketika tubuh bergerak kerangka acuan relatif berputar pada mereka, di samping gaya sentrifugal inersia bertindak kekuatan lain - Coriolis.Itu selalu tegak lurus terhadap vektor kecepatan dari tubuh V, yang berarti bahwa itu tidak melakukan pekerjaan apapun pada tubuh.Kami menekankan bahwa gaya Coriolis memanifestasikan dirinya hanya ketika tubuh bergerak sehubungan dengan sistem referensi non-inersia, yang melakukan rotasi.Rumus adalah sebagai berikut:
Sejak ekspresi (v * ω) adalah produk vektor dari vektor dalam tanda kurung, dapat disimpulkan bahwa arah gaya Coriolis ditentukan oleh aturan praktis sehubungan dengan mereka.Unit Its adalah:
Ada Ө - adalah sudut antara vektor v dan ω .
Kesimpulannya
inersia - itu adalah fenomena luar biasa yang setiap hari setiap orang mengejar seratus kali, meskipun kita tidak menyadarinya.Kami berpikir bahwa artikel tersebut telah memberikan jawaban penting untuk pertanyaan tentang apa inersia kekuatan apa dan saat-saat inersia, yang menemukan fenomena inersia. yakin Anda bertanya-tanya.
