Fra hverdagslig erfaring kan vi bekrefte følgende konklusjon: hastighet og retning av bevegelse av kroppen kan bare endres i løpet av sin interaksjon med en annen kropp.Dette gir opphav til fenomenet treghet, som vi diskuterer i denne artikkelen.
Hva er treghet?Eksempel på livs observasjoner
vurdere saken når noen kroppen på den innledende fasen av forsøket er allerede i gang.Senere skal vi se at fartsreduksjon og stoppe kroppen ikke kan finne sted uten tillatelse, fordi grunnen til det er effekten på ham av en annen kropp.
Du har sannsynligvis mer enn en gang sett på som passasjerer som reiser i lastebil plutselig lene seg fremover under bremsing eller presset til siden ved vendepunktet.Hvorfor er det?Forklare nærmere.Når, for eksempel, utøverne løpe en viss avstand, er de prøver å utvikle maksimal hastighet.Kjører gjennom mållinjen, kan du ikke å løpe, men du kan ikke stoppe kort, og derfor utøveren går et par meter, det vil si å binde seg til kysten.
Fra eksemplene ovenfor, kan vi konkludere med at alle organer har en funksjon for å holde farten og bevegelsesretning, uten å være i stand til samtidig umiddelbart endre dem senere handling av en kropp.Vi kan anta at i fravær av ytre handlingen vil holde kroppen og hastighet og retning av bevegelse så lenge du vil.Så, hva er treghet?Dette fenomenet lagre hastigheten av legemet i fravær av eksponering mot andre organer.
Åpning treghet
Denne egenskapen av organer oppdaget den italienske vitenskapsmannen Galileo Galilei.Basert på deres eksperimenter og resonnement, hevdet han: hvis kroppen ikke reagerer med andre instanser, er det enten i en tilstand av ro eller beveger seg jevnt.Hans funn inngår i naturfag som loven om treghet, men i mer detalj Rene Descartes formulerte det, og selv Sir Isaac Newton har innført i sin rettsorden.
Interessant faktum: treghet, noe som har ført oss til definisjonen av Galileo, ble ansett som i antikkens Hellas Aristoteles, men på grunn av manglende utvikling av vitenskap, har den eksakte ordlyden ikke er gitt.Newtons første lov sier: det er
referanseramme i forhold til hvilket organ som beveger seg fremover, forblir turtallet konstant hvis det ikke fungerer som noe annet organ.Formelen av treghet i den samme generelle form, og ingen, men under vi presenterer et sett av andre formler, og viser funksjonene.
Treghet organer
Vi vet alle at hastigheten på en person, bil, tog, skip eller andre organer øker gradvis, når de begynner å bevege seg.Alle dere har sett lanseringen av raketter på TV eller tar ut av flyet på flyplassen - de øker hastigheten er ikke jerky, men gradvis.Observasjoner og daglig praksis si at alle organer har et fellestrekk: hastigheten på bevegelsen av kropper i prosessen med deres interaksjon er i endring etter hvert, og derfor de må endre på en stund.Denne funksjonen kalles treghet organer.
All inert kroppen, men ikke i det hele tatt det samme treghet.Av de to samvirkende organer, vil det være høyere i den orden, som vil få en mindre akselerasjon.Så, for eksempel, med shot gun akselerasjonen blir mindre enn en patron.Når den gjensidige frastøting av den voksne skater og en voksen barnet får mindre akselerasjon enn barnet.Dette indikerer at jo større treghet voksen.
Å karaktertregheten organer har innført spesiell verdi - massen av kroppen, er det vanligvis merket med m .For å kunne sammenligne massen av forskjellige organer, bør massen av hvilken som helst av dem bli betraktet som en enhet.Hennes valg kan være vilkårlig, men det må være praktisk for praktisk bruk.SI vektenhet har en spesiell referanse fremstilt av en hard legering av platina og iridium.Hun bærer et navn kjent for oss alle - en kilo.Det bør legges merke til at tregheten i kroppen kan være av 2 typer: translatoriske og roterende.I det første tilfellet av tregheten er et mål på vekt i den andre - treghetsmoment, som vi vil diskutere senere.
Inertia
Såkalte skalar fysisk kvantitet.SI-enhet for treghetsmoment er kg * m2 .En generell formel er:
Det mi - er vekten av kroppen poeng, r jeg - avstanden fra punktene på kroppen til aksen z i den romlige koordinatsystem.Verbal tolkning kan si dette: treghetsmoment er bestemt av summen av produktene av elementær masse multiplisert med kvadratet av avstanden fra basesett.
Det er en annen formel, preget av en viss treghet:
Det dm - masse element, r - avstanden fra elementet dm til aksen z .Verbal kan formuleres slik: treghetsmoment av et system av partikler eller kroppen av stangen (punkt) - er den algebraiske summen av produktet av massene av materielle punkter som utgjør kroppen med kvadratet av avstanden til polet 0.
Det er verdt å nevne at det er 2 typer treghetsmomenter - axialog sentrifugal.Det er også en slik ting som de viktigste øyeblikkene av treghet (GMI) (med hensyn til hovedaksene).Som regel er de alltid klar.Nå kan vi beregne treghetsmomenter for mange organer (sylinder, plate, sfære, kjegle, kule, og så videre.), Men vil ikke gå inn å avklare alle formler.
referansesystemer
Den første Newtons lov jobbet med uniform rettlinjet bevegelse, som kan sees bare i en viss referanseramme.Selv omtrentlig analyse av mekaniske fenomener viser at loven om treghet utføres ikke i alle referanserammer.
Betrakt et enkelt eksperiment: sette ballen på en horisontal bord i bilen og se på hans bevegelser.Dersom toget er i en sinnstilstand i forhold til jorden, og ballen å holde fred så lenge vi ikke handle på den ved et annet organ (for eksempel for hånd).Derfor, i et referansesystem som er forbundet med jorden, er loven om treghet utført.
Tenk deg at toget vil gå i forhold til Jorden jevnt og rett.Så, i et referansesystem som er forbundet med toget, vil ballen spare staten i sinnet, og den som er knyttet til Jorden - staten uniform bevegelse.Derfor er loven om treghet utført ikke bare i referanseramme som er knyttet til jord, men også i alle andre beveger seg i forhold til jorden jevnt og rett.
Nå forestille seg at toget setter opp tempoet raskt eller brått svinger (i alle tilfeller, den beveger seg med akselerasjon i forhold til jorden).Så, som før, holder ballen uniform og rettlinjet bevegelse, som han hadde før påskynde tog.Imidlertid, med hensyn til kule toget kommer seg fra en tilstand av ro, selv om det ikke er noen organ som vil bli tatt ut av det det.Dette betyr at i den referanseramme som er knyttet til akselerasjonen av toget i forhold til jorden, er brutt lov av treghet.
således systemet av referanse hvor loven treghets kalles treghet.De som ikke er utført - ikke treghet.Identifisere dem ganske enkelt: hvis kroppen beveger seg jevnt i en rett linje (i noen tilfeller - det er fred i sinnet), treghet system;hvis ujevn bevegelse - ikke-treghet.
Inertia
Det er en ganske oppfatningen av en multi-verdsatt og vil derfor prøve så mye som mulig for å vurdere det i detalj.Her er et eksempel.Du stille stå i bussen.Plutselig begynner han å bevege seg, og dermed få akselerasjon.Du vil lene tilbake forbi.Men hvorfor?Hvem er det du drar?Fra synspunkt av en observatør på jorden (treghet referanse system) du bo på plass, mens tilfreds første lov Newton.Fra synspunkt av en observatør i bussen, begynner du å gå bakover, som ved et hvilket som helst makt.Faktisk bena, som er forbundet med friksjonen med gulvet i bussen, gå videre med det, og du,
miste balansen, måtte falle tilbake.Derfor, for å beskrive bevegelsen av legemet i en ikke-treghets referanseramme, og tar hensyn til behovet for å innføre ytterligere krefter som virker på den delen av kroppen bånd med et slikt system.Denne kraft er den kraft treghet.
bør bemerkes at de var fiktive, fordi det ikke er noen enkelt organ eller feltet under påvirkning av hvilken man begynte å bevege seg på bussen.Newtons lover på treghetskrefter gjelder ikke, men å bruke dem sammen med de "ekte" krefter gjør det mulig å beskrive bevegelsen til en vilkårlig ikke-treghet referansesystemer ved hjelp av ulike verktøy.Dette er hele poenget med inngangs krefter treghet.
Så nå vet du hva treghet, treghetsmoment og treghetssystemer, treghetskrefter.Vi går videre.
translasjonell bevegelsessystemer
Anta at noen kropp i en ikke-treghet referanseramme beveger seg med akselerasjon a0 forhold til treghetskraften virker F. For en ikke-treghet ligningen analog Newtons andre lov er på formen:
Hvor a0 - denne akselerasjon kroppsvekt m , som er forårsaket av kraften F i forhold til en ikke-treghetsreferanserammen;Fіn - kraften av treghet.Kraften F på høyre side er den "ekte" i den forstand at det er den resulterende samspillet av organer, avhengig bare på forskjellen av koordinater og hastigheter på samspill materielle punkter som ikke endres fra en ramme til en annen, beveger seg stadig.Derfor vil det ikke endres, og kraften F. Det er invariant med hensyn til overgangen.Men Fіn oppstår ikke på grunn av samspillet mellom kropper, men på grunn av den raske bevegelsen av referanseramme, noe som er grunnen til at det er i endring i en akselererende overgang til et annet system, så det er ikke invariant.
sentrifugalkraften treghets
vurdere oppførselen til legemene i et ikke-treghetsreferanserammen.XOY roterer i forhold til treghet systemet, betyr at vi antar Jorden med en konstant vinkelhastighet ω.Et eksempel er systemet i figuren nedenfor.
over viser stasjonen der radielt monterte stangen og iført en blå perle, "bundet" til aksen av platen elastisk tau.Mens stasjonen ikke er spinning, er tauet ikke deformert.Men avviklings drive ballen litt stretch et tau opp til elastisk kraft favg ikke være slik at produktet av massen til ballen er m normal akselerasjon Apt = -ω2R, dvs. favg = -mω2R , hvori R - er radius i sirkelen som beskriver under rotasjon av ballen rundt i systemet.
Hvis vinkelhastigheten ω disk forblir konstant, da ballen vil stoppe bevegelse i forhold til aksen OX.I dette tilfelle, i forhold til rammen XOY, som er forbundet med skiven, vil ballen være i en tilstand av ro.Dette forklares ved det faktum at i dette systemet, i tillegg til å tvinge favg, ball til styrken av treghets FCF , som er rettet langs radien fra rotasjonsaksen av skiven.Silaner som har form som i formelen vist nedenfor, kalt sentrifugalkraften av treghet.Det kan bare forekomme i den roterende ramme.
Coriolis-kraften viser seg at når legemene beveger seg relativt roterende referanserammer på dem, i tillegg til den treghets sentrifugalkraften virker annen kraft - Coriolis.Det er alltid vinkelrett på hastighetsvektoren av legemet V, som betyr at den ikke utfører noe arbeid på kroppen.Vi understreker at den Coriolis kraften manifesterer seg bare når legemet beveger seg i forhold til en ikke-treghetsreferanse-system, som utfører rotasjon.Dens formel er som følger:
Siden uttrykket (v * ω) er et vektorprodukt av vektorer i parentes, kan det konkluderes med at retningen av Coriolis-kraften er bestemt av tommelfingerregel med hensyn til dem. Det er:
Det Ө - er vinkelen mellom vektorene v og ω .
I konklusjonen
treghet - det er et fantastisk fenomen som hver dag hver person forfølger hundre ganger, selv om vi ikke legger merke til det.Vi mener at artikkelen har gitt deg viktige svar på spørsmål om hva tregheten hva styrke og treghetsmomenter, som oppdaget fenomenet treghet. at du skulle lure på.
