מה היא אינרציה?

מניסיון יומיומי שאנחנו יכולים לאשר את המסקנה הבאה: המהירות וכיוון תנועה של הגוף יכולים להיות שונה רק באינטראקציה שלו עם גוף אחר.זה מעורר את התופעה של אינרציה, שאנו דנים במאמר זה.

מה היא אינרציה?דוגמא של תצפיות החיים

לשקול את המקרה כאשר חלק הגוף בשלב הראשוני של הניסוי כבר נמצא בתנועה.לאחר מכן אנו רואים כי ההפחתה של מהירות ולעצור את הגוף לא יכול להתקיים ללא רשות, כי הסיבה לכך היא ההשפעה של גוף אחר עליו.

בטח יש לך יותר מפעם אחת ראה כנוסעים שנוסעים במשאית פתאום להישען קדימה בבלימה או לחוץ לצד בנקודת המפנה.למה?להסביר נוסף.כאשר, למשל, הספורטאים לרוץ מרחק מסוים, הם מנסים לפתח מהירות המרבית.פועלים באמצעות קו הסיום, ייתכן שלא צריך לרוץ, אבל אתה לא יכול להפסיק קצר, ולכן הספורטאי פועל כמה מטרים, כלומר, התחייבות לחוף.

מהדוגמות לעיל, אנו יכולים להסיק שכל הגופים תכונה לשמור על המהירות וכיוון התנועה, מבלי שיוכלו באותו הזמן באופן מיידי לשנות אותם מאוחר יותר פעולה של גוף.ניתן להניח כי בהעדר פעולה חיצונית לשמור על הגוף ואת המהירות וכיוון התנועה, כל עוד אתה רוצה.אז, מה היא אינרציה?תופעה זו להציל את המהירות של הגוף בהיעדר החשיפה לגופים אחרים.

פתיחת האינרציה

מאפיין זה של גופים גילה המדען האיטלקי גלילאו גליליי.בהתבסס על הניסויים והחשיבה שלהם, הוא טען: אם הגוף אינו מגיב עם גופים אחרים, זה גם במצב של שלווה או מהלכים אחיד.תגליותיו נכנסו למדע כחוק ההתמדה, אבל בפירוט רב יותר רנה דקארט ניסחה את זה, ואפילו סר אייזק ניוטון הציג למערכת המשפטית שלה.

עובדה מעניין: אינרציה, מה שהוביל אותנו להגדרתו של גליליאו, שנחשבה ביוון העתיק אריסטו, אבל בגלל חוסר התפתחות המדע, הניסוח המדויק לא ניתנו.החוק הראשון של ניוטון קובע: יש מסגרת
של התייחסות לגביו הגוף שנע קדימה, המהירות נשארת קבועה אם זה לא פועל כל גוף אחר.הנוסחה של אינרציה באותה צורה כללית ולא אך בהמשך אנו מציגים סדרה של נוסחות אחרות, חושפת בתכונות שלה.גופי

האינרציה

כולנו יודעים כי מהירותו של אדם, מכונית, רכבת, אונייה או גופים אחרים מגבירה הדרגה, כאשר הם מתחילים לזוז.כולכם ראו את ההשקה של טילים בטלוויזיה או להמריא מטוסים בשדה התעופה - הם להגדיל את המהירות היא לא קופצנית, אבל בהדרגה.תצפיות ותרגול יומי אומרים שלכל הגופים תכונה משותפת: מהירות התנועה של גופים בתהליך האינטראקציה שלהם משתנה בהדרגה, ולכן הם צריכים לשנות לזמן מה.תכונה זו נקראת האינרציה של גופים.

כל גוף אינרטי, אך לא בכולם אותו דבר האינרציה.של שני הגופים באינטראקציה, זה יהיה גבוה יותר בסדר, שירכוש תאוצה קטנה יותר.כך, למשל, כאשר ירי האקדח הופך להיות פחות מאשר האצת המחסנית.כאשר הדחייה ההדדית של מחליק המבוגר המבוגר וילד מקבלת פחות מאשר האצת הילד.זה מצביע על כך שמבוגרי אדישות גדולים יותר.

כדי לאפיין את האינרציה של גופות הציגו ערך מיוחד - מסת הגוף, שהוא בדרך כלל כונה על ידי מטר .על מנת להיות מסוגל להשוות את המסה של גופים שונים, המסה של כל אחד מהם צריכה להיחשב יחידה.הבחירה שלה עשויה להיות שרירותית, אבל זה חייב להיות זמין לשימוש מעשי.יש יחידת משקל SI ייחוס מיוחד עשוי סגסוגת קשה של פלטינה אירידיום.היא לובשת שם שכולנו יודעים - קילו.יש לציין כי האינרציה בגוף המוצק יש 2 סוגים: translational והסיבובי.במקרה הראשון הוא מדד של האינרציה של המסה, בשני - הרגע של אינרציה, אשר נדון בהמשך.

האינרציה

אז נקרא כמות פיזית סקלר.יחידת SI של מומנט אינרציה היא * m2 קילוגרם .נוסחה כללית היא:

יש מיל - מסה של נקודות בגוף, r אני - המרחק מהנקודות של הגוף ל z הציר במרחבי מערכת קואורדינטות.הפרשנות המילולית יכולה להגיד את זה: הרגע של אינרציה נקבע על ידי הסכום של מוצרים של מסה יסודי מוכפלים בריבוע המרחק מהמערך הבסיס.

יש נוסחה אחרת, מאופיינת באינרציה מסוימת:

יש DM - אלמנט המוני, r - המרחק מDM האלמנט ל z הציר.אפשר לנסח מילולי כדלקמן: הרגע של אינרציה של המערכת של נקודות חומר, או ביחס לגוף הקוטב (נקודה) - הוא סכום אלגברי של המוצר של המוני נקודות חומר המרכיב את הגוף, ריבוע מרחקם לקוטב 0.

ראוי להזכיר כי יש שני סוגים של רגעי אינרציה - ציריוצנטריפוגלי.יש גם דבר כזה הרגעים העיקריים של אינרציה (GMI) (ביחס לצירים העיקריים).ככלל, הם תמיד ברורים.עכשיו אנחנו יכולים לחשב את רגעי אינרציה לגופים רבים (צילינדר, דיסק, כדור, חרוט, כדור, וכן הלאה.), אבל לא ניכנס לבירור כל נוסחות.מערכות התייחסות

החוק של ניוטון הראשון עסקו בתנועה מרובעת אחידה, אשר ניתן לראות רק במסגרת מסוימת של התייחסות.גם ניתוח משוער של תופעות מכאניות מראה כי חוק ההתמדה מתבצע לא בכל מסגרות התייחסות.

שקול ניסוי פשוט: לשים את הכדור על שולחן אופקי במכונית ולצפות את תנועותיו.אם הרכבת היא במצב נפשי ביחס לכדור הארץ, ואת כדור שמירת רגיעה כל עוד לא נפעלנו על זה כל גוף אחר (לדוגמא יד).לכן, במערכת ההתייחסות המשויכת לכדור הארץ, חוק ההתמדה מתבצע.

תארו לעצמכם כי הרכבת תלך ביחס לכדור הארץ באופן אחיד וישר.לאחר מכן, במערכת התייחסות המשויכת לרכבת, הכדור יחסוך המצב נפשי, ואת זה קשור לכדור הארץ - המדינה אחידה ותנועה ישרה.לכן, חוק ההתמדה מתבצע לא רק במסגרת התייחסות הקשורים לכדור הארץ, אלא גם בכל נע ביחס אחרים לכדור הארץ באופן אחיד וישר.

עכשיו דמיין שהרכבת מרימה מהירות במהירות או בפתאומיות פונה (בכל המקרים, הוא נע בתאוצה ביחס לכדור הארץ).ואז, כמו בעבר, הכדור שומר תנועה אחידה ומרובעת, שהייתה לו לפני זרוז רכבת.עם זאת, ביחס לרכבת הכדור עצמו עולה ממצב של שלווה, כאילו אין גופים שנסוגו ממנו.משמעות דבר היא כי במסגרת ההתייחסות הקשורים להאצת הרכבת ביחס לכדור הארץ, חוק ההתמדה הוא שבור.

כך, המערכת של התייחסות שבחוק ההתמדה נקרא אינרציה.אלה שאינם מבוצעים - לא אינרציה.לזהות אותם בפשטות: אם הגוף נע באופן אחיד בקו ישר (בחלק ממקרים - הוא רגוע), מערכת האינרציה;אם תנועה לא אחידה - ללא אינרציה.

האינרציה

זה רעיון יפה של מרובה-ערכים ולכן ינסה ככל האפשר כדי לשקול את זה בפירוט.הנה דוגמא.אתה בשקט עומד באוטובוס.לפתע הוא מתחיל לזוז, ובכך צובר תאוצה.אתם להישען אחורה מעבר.אבל למה?מי אתה מושך?מנקודת מבט של משקיף על פני כדור הארץ (מערכת ייחוס אינרציאלית) לך להישאר במקום, תוך סיפוק החוק הראשון של ניוטון.מנקודת מבט של משקיף באוטובוס, אתה מתחיל הולך אחורה, כאילו בכל כוח.למעשה, הרגליים שלך, אשר מחוברות על ידי החיכוך עם הרצפה של האוטובוס, להמשיך עם זה, ואתה,
לאבד את שיווי המשקל שלו, היה צריך ליפול בחזרה.לכן, כדי לתאר את תנועתו של הגוף במסגרת שאינה אינרציה של התייחסות, ולקחת בחשבון את הצורך להציג כוחות נוספים הפועלים על החלק מקשרי הגוף עם מערכת כזו.כוח זה הוא כוח אינרציה.

יש לציין כי הם היו פיקטיוויות, כי אין גוף אחד או שדה בהשפעת שבו אתה התחיל לזוז באוטובוס.חוקי ניוטון לכוחות אינרציה אינם חלים, עם זאת, כדי להשתמש בם יחד עם הכוחות "אמיתיים" מאפשר לתאר את התנועה במערכות התייחסות שאינה אינרציה של כלים שונים באמצעות שרירותיים.זה כל העניין של כוחות הקלט של אינרציה.

אז עכשיו אתה יודע מה אינרציה, רגע של מערכות ואינרצית האינרציה, כוחות אינרציה.אנחנו ממשיכים הלאה.מערכות תנועת translational

נניח כי חלק הגוף במסגרת התייחסות שאינה אינרציה נע עם ההאצה A0 כוח אינרציה פועל פ לאנלוגי משוואה הלא אינרציה יש החוק השני של ניוטון בצורה:

איפה A0 - היא תאוצה של גוף עם מ ' ההמוני, שנגרם על ידי הכוח F ביחס למסגרת שאינה אינרציה של התייחסות;Fіn - כוח אינרציה.F הכוח בצד ימין הוא "אמיתי" במובן זה שהוא האינטראקציה של גופים וכתוצאה מכך, בהתאם רק על ההבדל של הקואורדינטות ומהירויות של אינטראקציה נקודות מהותיות שלא לשנות ממסגרת אחד למשנהו, נעו בהתמדה.לכן, זה לא משנה והכוח פ זה בלתי משתנה ביחס למעבר.אבל Fіn עולה לא בגלל האינטראקציה של גופים, אלא בגלל התנועה המהירה של מסגרת ההפניה, ולכן הוא משתנה במעבר מואץ למערכת שונה, ולכן אין זה בלתי משתנה.כוח הצנטריפוגלי

האינרציה

לשקול את התנהגותם של גופים במסגרת שאינה אינרציה של התייחסות.XOY מסתובב ביחס למערכת אינרציאלית, אומר שאנחנו מניחים את כדור הארץ במהירות זוויתית ω קבוע.דוגמה לכך היא המערכת באיור להלן.

לעיל מראה את הכונן שבו המוט רכוב רדיאלית ולובש חרוז כחול, "מחויב" לציר של חבל אלסטי הדיסק.בעוד הכונן אינו מסתובב, חבל לא מעוות.עם זאת, כונן ההתרה הכדור קטן מתיחת חבל עד הכוח אלסטי favg לא להיות כזה שהוא שווה למשקל של מ ' הכדור שלה תאוצה הנורמלית Apt = -ω2R, כלומר favg = -mω2R , בי R - הוא רדיוס המעגל שמתאר בסיבוב של הכדור סביב המערכת.

אם דיסק ω המהירות הזוויתית נשאר קבוע, ולאחר מכן את הכדור יפסיק תנועה ביחס לOX הציר.במקרה זה, ביחס לXOY המסגרת, אשר מזוהה עם הדיסק, הכדור יהיה במצב של רגיעה.זה מוסבר על ידי העובדה כי במערכת זו, בנוסף לכח favg , כדור לכוח האינרציה FCF , אשר מכוונת לאורך הרדיוס מהציר סיבוב של הדיסק.Silanes שיש צורה כמו בנוסחא שמוצגת להלן, נקרא הכוח הצנטריפוגלי של אינרציה.זה יכול להתרחש רק במסגרת הסיבוב.כוח

קוריוליס מתברר שכאשר גופים להעביר מסגרות התייחסות יחסית מסתובבות עליהם, בנוסף לכח הצנטריפוגלי של אינרציה פועל כוח אחר - קוריוליס.זה תמיד בניצב לוקטור המהירות של V הגוף, מה שאומר שזה לא לבצע כל עבודה על הגוף.אנו מדגישים כי קוריוליס הכוח בא לידי ביטוי רק כאשר הגוף נע ביחס למערכת התייחסות שאינה אינרציה, אשר מבצעת את הסיבוב.הנוסחה שלו היא כדלקמן:

מאז הביטוי (נ * ω) הוא מוצר וקטור של וקטורים בסוגריים, ניתן להסיק שהכיוון של כוח קוריוליס נקבע על ידי כלל אצבע ביחס אליהם.יחידתה היא:

יש Ө - היא הזווית בין נ הווקטורים ו ω .מסקנת

באינרצית

- זה תופעה מדהימה שכל יום כל אדם רודף מאה פעמים, למרות שאנחנו לא שמים לב לזה.אנחנו חושבים שהמאמר נתן לך את התשובות לשאלות על מה חשובות האינרציה של מה כוח ורגעים של אינרציה, שגילתה את התופעה של אינרציה. בטוח שתהה.