Van alledaagse ervaring kunnen wij bevestigen dat de volgende conclusie: de snelheid en richting van de beweging van het lichaam kan alleen worden gewijzigd tijdens de interactie met een ander lichaam.Dit leidt tot het verschijnsel van de traagheid, die we bespreken in dit artikel.
Wat is traagheid?Voorbeeld leven waarnemingen
situatie bekijken waarbij bepaalde instantie in de beginfase van het experiment is al in beweging.Later zullen we dat de verlaging van de snelheid zien en te stoppen met het lichaam kan niet plaatsvinden zonder toestemming, omdat de reden daarvoor is het effect op hem van een andere instantie.
U hebt waarschijnlijk meer dan eens gezien als de passagiers die reizen in de vrachtwagen plotseling voorover leunen tijdens het remmen of geperst aan de zijkant op het keerpunt.Waarom is dat?Leg verder.Wanneer bijvoorbeeld de atleten een bepaalde afstand, proberen ze de maximumsnelheid ontwikkelen.Rennen door de finish, kunt u niet te lopen, maar je kunt niet kort stoppen, en dus de atleet loopt een paar meter, dat wil zeggen, te verbinden aan de kust.
Uit de bovenstaande voorbeelden kan worden geconcludeerd dat alle lichamen een functie om de snelheid en bewegingsrichting houden, zonder dat zij tegelijkertijd direct te veranderen later optreden van een lichaam.We kunnen aannemen dat in de afwezigheid van het externe optreden zal het lichaam en de snelheid en richting van de beweging zo lang als je wilt houden.Dus, wat is inertie?Dit verschijnsel sparen de snelheid van het lichaam in de afwezigheid van blootstelling aan andere organen.
openen inertie
Deze eigenschap van lichamen ontdekte de Italiaanse wetenschapper Galileo Galilei.Op basis van hun experimenten en redeneren, betoogde hij: als het lichaam niet reageert met andere instanties, is het ofwel in een toestand van rust of beweegt gelijkmatig.Zijn ontdekkingen hebben in een wetenschap als de wet van de traagheid, kwam maar meer in detail Rene Descartes formuleerde het, en zelfs Sir Isaac Newton heeft ingevoerd in zijn rechtsstelsel.
Interessant feit: inertie, die ons heeft geleid tot de definitie van Galileo, werd beschouwd als in het oude Griekenland Aristoteles, maar vanwege het ontbreken van de ontwikkeling van de wetenschap, is de exacte formulering niet gegeven.Newtons eerste luidt: er
referentiekader ten opzichte waarvan het lichaam dat voorwaarts beweegt, het toerental constant blijft indien geen andere orgaan werkt zelf.De formule van de traagheid in de zelfde algemene vorm en nee, maar onder presenteren we een reeks van andere formules, de onthulling van haar functies.
Inertia lichamen
We weten allemaal dat de snelheid van een persoon, auto, trein, schip of andere instanties verhoogt geleidelijk, wanneer ze beginnen te bewegen.Ieder van jullie hebben gezien de lancering van raketten op tv of opstijgen van vliegtuigen op de luchthaven - ze verhogen de snelheid is niet schokkerig, maar geleidelijk.Waarnemingen en praktijk zeggen dat alle lichamen een gemeenschappelijk kenmerk: de snelheid van de beweging van organen in het proces van hun interactie geleidelijk verandert, en daarom moeten ze te veranderen voor een tijdje.Deze functie heet de traagheid van de lichamen.
Alle inerte lichaam, maar niet helemaal hetzelfde inertie.Van de twee samenwerkende organen, zal hoger in de volgorde, die een kleinere versnelling zal verwerven.Dus, bijvoorbeeld wanneer het afvuren van het pistool minder versnelling dan de cartridge.Wanneer de onderlinge afstoting van de volwassene en kind volwassen schaatser ontvangt minder acceleratie dan het kind.Dit betekent dat de grotere traagheid volwassene.
Om karakteriseren de traagheid van de lichamen zijn bijzondere waarde geïntroduceerd - de massa van het lichaam, is het meestal aangeduid door m .Teneinde in staat zijn om de massa verschillende organen te vergelijken, dient de massa van een van hen worden beschouwd als een eenheid.Haar keuze kan willekeurig zijn, maar het moet geschikt voor praktisch gebruik.De SI-eenheid gewicht hebben een speciale verwijzing gemaakt van een harde legering van platina en iridium.Ze draagt een naam die we allemaal kennen - kilogram.Opgemerkt zij dat de traagheid van het vaste lichaam zijn 2 types: de translationele en rotationele.In het eerste geval is een maat voor de traagheid van de massa in de tweede - het traagheidsmoment, waarvan we later zullen bespreken.
Inertia
Zogenaamde scalaire fysieke hoeveelheid.De SI-eenheid van traagheidsmoment is kg * m2 .Een algemene formule is:
Er mi - een massa van de punten van het lichaam, r i - de afstand van de punten van het lichaam om de as z in het ruimtelijk assenstelsel.De verbale interpretatie kan dit zeggen: het traagheidsmoment wordt bepaald door de som van de producten van de elementaire massa vermenigvuldigd met het kwadraat van de afstand van de basis set.
Er is een andere formule, gekenmerkt door een zekere traagheid:
Er dm - massa-element, r - de afstand van het element dm aan de as z .Verbale kan als volgt worden geformuleerd: het moment van traagheid van het systeem van de materiële punten, of ten opzichte van de paal lichaam (punt) - is de algebraïsche som van het product van de massa van het materiaal punten waaruit het lichaam, het kwadraat van de afstand tot de paal 0.
Het is het vermelden waard dat er twee soorten momenten van inertie - axialeen centrifugaal.Er is ook zoiets als hoofdtraagheidsmomenten (GMI) (ten opzichte van de hoofdassen).In de regel zijn zij altijd verschillend.Nu kunnen we de traagheidsmomenten vele organen berekenen (cilinder, schijf, bol, kegel, bol, enz.), Maar niet in alle formules verduidelijken gaan.
referentiesystemen
omgegaan met de eenparig rechtlijnige beweging, die kan worden gezien alleen in een bepaald referentiekader De eerste wet van Newton.Zelfs bij benadering analyse van mechanische verschijnselen blijkt dat de wet van de traagheid niet wordt uitgevoerd in alle referentiekaders.
Overweeg een eenvoudig experiment: zet de bal op een horizontale tafel in de auto en kijken naar zijn bewegingen.Als de trein is in een state of mind met betrekking tot de aarde, en de bal houden van rust, zolang we niet handelen op enige andere instantie (bijvoorbeeld hand).Daarom is in het referentiesysteem dat is gekoppeld aan de aarde, de traagheidswet wordt uitgevoerd.
Stel je voor dat de trein relatieve zal gaan naar de aarde gelijkmatig en recht.De toestand van uniforme en rechtlijnige beweging - vervolgens in een referentiesysteem dat is gekoppeld aan de trein, de bal zal gemoedstoestand, en degene die is gekoppeld aan de aarde te redden.Daarom wordt de traagheidswet uitgevoerd niet alleen in het referentiekader verbonden met de aarde, maar ook in alle andere beweegt ten opzichte van de aarde gelijkmatig en recht.
Stel je nu voor dat de trein pikt snelheid snel of abrupt verandert (in alle gevallen, het beweegt met een versnelling ten opzichte van de aarde).Dan, zoals voorheen, de bal onderhoudt uniforme en rechtlijnige beweging, die hij voor snelheidsovertredingen trein had.Echter, met betrekking tot de bal trein zelf blijkt uit een staat van rust, hoewel geen lichamen die heb het teruggetrokken van hem.Dit betekent dat het referentieframe geassocieerd met de versnelling van de trein ten opzichte van de aarde, de traagheidswet verbroken.
Zo is het systeem referentiekader waarin de wet van de traagheid inertie worden genoemd.Degenen die niet zijn uitgevoerd - niet inertie.Identificeer ze gewoon: als het lichaam beweegt gelijkmatig in een rechte lijn (in sommige gevallen - is kalm), de inertie systeem;Als ongelijke beweging - niet-inertie.
Inertia
Het is een mooi idee van een multi-gewaardeerd en zal daarom proberen zo veel mogelijk om het te overwegen in detail.Hier is een voorbeeld.Je rustig staan in de bus.Plotseling begint hij weg te bewegen, en dus het verkrijgen van versnelling.U keert terug leunen verleden.Maar waarom?Wie bent u toe te trekken?Vanuit het gezichtspunt van een waarnemer op aarde (inertiële referentiesysteem) je plaats blijven, terwijl het voldoen aan de eerste wet van Newton.Vanuit het gezichtspunt van een waarnemer in de bus, je begint te gaan achteruit, als door enige kracht.In feite, je benen, die verbonden worden door de wrijving met de vloer van de bus, ga je gang met het, en u,
verliest zijn evenwicht, had om terug te vallen.Om dus de beweging van het lichaam beschrijven een niet-Inertiaalstelsel en rekening houden met de noodzaak om extra krachten die inwerken op het lichaamsdeel banden met een dergelijk systeem in te voeren.Deze kracht is de kracht van de traagheid.
gewezen dat ze fictief, omdat er geen enkel orgaan of gebied onder invloed waarvan u begon de bus bewegen.Newton's wetten om de krachten van de inertie niet van toepassing, echter, om ze te gebruiken, samen met de "echte" krachten maakt het mogelijk om de beweging in niet-traagheidsreferentiesystemen willekeurige gebruik van verschillende hulpmiddelen te beschrijven.Dit is het hele punt van de ingang traagheidskrachten.
Dus nu weet je wat inertie, traagheidsmoment en trage systemen, traagheidskrachten.We gaan.
translatiebeweging systemen
Stel dat sommige lichaam in een niet-inertiaalstelsel bewegen met de versnelling a0 een traagheidskracht fungeert F. Voor een niet-inertie vergelijking analoge tweede wet van Newton heeft de vorm:
Waar a0 - is versnelling van een lichaam met mass m , die wordt veroorzaakt door de kracht F ten opzichte van een niet-Inertiaalstelsel;Fіn - de kracht van de traagheid.De kracht F aan de rechterkant is de "echte" in die zin dat het de resulterende wisselwerking van lichamen, alleen afhangt van het verschil van de coördinaten en snelheden van interactie materiaal punten die niet veranderen tussen frames elkaar, bewegen gestaag.Bijgevolg verandert het niet de kracht F. Het is invariant met betrekking tot de overgang.Maar Fіn ontstaat niet als gevolg van de interactie van lichamen, maar vanwege de snelle beweging van het referentiekader, dat is waarom het verandert in een versnelde overgang naar een ander systeem, dus het is niet onveranderlijk.
middelpuntvliedende kracht van de traagheid
beschouwen het gedrag van lichamen in een niet-Inertiaalstelsel.XOY roteert ten opzichte van de inertie systeem verstaan we aannemen dat de aarde met een constante hoeksnelheid ω.Een voorbeeld hiervan is het systeem in de onderstaande figuur.
hierboven toont het station waar de radiaal gemonteerde staaf en het dragen van een blauwe kralen, "gebonden" aan de as van de schijf elastisch koord.Terwijl de schijf niet draait, wordt het touw niet vervormd.Echter, het afwikkelen rijden de bal een beetje stretch een touw tot aan de elastische kracht favg niet zodanig dat gelijk aan het gewicht van de bal m is zijn de normale versnelling Apt = -ω2R, dwz favg = -mω2R , waarin R - is de radius van de cirkelboog die wordt beschreven tijdens rotatie van de kogel door het systeem.
Indien de hoeksnelheid ω schijf blijft constant, en de bal zal beweging ten opzichte van de as OX stoppen.In dit geval, ten opzichte van het gestel XOY, die wordt geassocieerd met de schijf, zal de bal in een toestand van rust.Dit wordt verklaard door het feit dat in dit systeem, naast favg, bal dwingen om de traagheidskracht Fcf , dat is gericht aan de straal van de rotatieas van de schijf.Silanen die vorm in de hieronder getoonde formule, genaamd de middelpuntvliedende kracht van inertie.Het kan alleen voorkomen in het roterende frame.
Coriolis kracht blijkt dat wanneer instanties bewegen relatief draaiende referentieframes daarop, naast de middelpuntvliedende kracht van de traagheid werkt andere kracht - de Coriolis.Het is altijd loodrecht op de snelheidsvector van het lichaam V, wat betekent dat het geen werk nakomt op het lichaam.We benadrukken dat de Coriolis kracht manifesteert zich wanneer het lichaam beweegt ten opzichte van een niet-inertiële referentiesysteem, waarbij voert de rotatie.De formule is als volgt:
Aangezien de expressie (v * ω) is een vector product van vectoren haakjes, kan worden geconcludeerd dat de richting van de Coriolis kracht wordt bepaald door de vuistregel jegens hen. De unit is:
Er Ө - is de hoek tussen de vectoren v en ω .
Samenvattend
inertie - het is een geweldig fenomeen dat elke dag elke persoon voert een honderd keer, hoewel we merken het niet.Wij denken dat het artikel dat u de antwoorden op belangrijke vragen heeft gegeven over wat de traagheid van wat kracht en momenten van de traagheid, die het fenomeen van inertie ontdekt. ervoor dat u benieuwd was.
