Z codziennego doświadczenia możemy potwierdzić następujący wniosek: prędkość i kierunek ruchu ciała można zmienić tylko podczas interakcji z innym ciałem.Prowadzi to do zjawiska bezwładności, które omówimy w tym artykule.
Co to jest bezwładność?Przykład obserwacji życia
rozważyć przypadek, gdy niektóre ciała na początkowym etapie eksperymentu jest już w ruchu.Później zobaczymy, że zmniejszenie prędkości i zatrzymanie organizm nie może nastąpić bez zgody, ponieważ przyczyną jest wpływ na niego w innym ciele.
Prawdopodobnie masz więcej niż jeden raz widziałem, jak pasażerowie, którzy podróżują w ciężarówce nagle pochylić się do przodu podczas hamowania lub tłoczone z boku w punkcie zwrotnym.Dlaczego tak jest?Wyjaśnić dalej.Gdy, na przykład, sportowców prowadzony na pewną odległość, są próby opracowania maksymalną prędkość.Przejazd przez linię mety, nie może biegać, ale nie można zatrzymać się, a więc zawodnik biegnie kilka metrów, to znaczy, zobowiązując się do wybrzeża.
Z powyższych przykładów, możemy stwierdzić, że wszystkie organy posiadają funkcję, aby utrzymać prędkość i kierunek ruchu, nie mogąc jednocześnie natychmiast je później zmienić działanie w organizmie.Można założyć, że w przypadku braku działań zewnętrznych będzie utrzymać ciało i prędkość i kierunek ruchu tak długo, jak chcesz.Tak, to jest bezwładność?Zjawisko to zaoszczędzić prędkość ciała w przypadku braku wystawienia na działanie innych organów.
Otwarcie bezwładności
Ta właściwość organów odkrył włoski uczony Galileusz.Na podstawie swoich doświadczeń i rozumowania, twierdził: jeśli ciało nie reaguje z innymi organami, to jest albo w stanie spokoju lub ruchów równomiernie.Jego odkrycia zawarte w nauce, co prawo bezwładności, ale bardziej szczegółowo Kartezjusz sformułował go, a nawet Sir Izaak Newton wprowadził do swojego systemu prawnego.
Ciekawostka: bezwładność, która doprowadziła nas do definicji Galileo, został uznany w starożytnej Grecji Arystotelesa, ale ze względu na brak rozwoju nauki, dokładna treść nie została podana.Pierwsza zasada dynamiki Newtona mówi: są
ramy odniesienia, względem którego ciało, które porusza się do przodu, prędkość pozostaje stała, jeśli nie działa inny organ.Formuła bezwładności w tej samej formie ogólnej i nie, ale poniżej przedstawiamy szereg innych formuł, odsłaniając jego możliwości.Organy
Bezwładnościowe
Wszyscy wiemy, że prędkość osoby, samochodem, pociągiem, statkiem lub innych organów zwiększa się stopniowo, gdy zaczynają się poruszać.Wszyscy z was widzieli uruchomienie rakiety w telewizji lub startujących samolotów na lotnisku - zwiększają szybkość nie jest nierówne, ale stopniowo.Obserwacje i codzienna praktyka, że wszystkie instytucje mają wspólną cechę: prędkość ruchu ciał w procesie ich interakcji zmienia się stopniowo, a zatem należy zmienić na chwilę.Funkcja ta nazywana jest bezwładność ciał.
Wszystko obojętne ciało, ale nie na wszystkich w tym samym bezwładności.Z dwóch jednostek współdziałających, będzie wyższy w porządku, który przejmie mniejszą przyspieszenia.Tak więc, na przykład, z przyspieszeniem strzał pistoletu jest mniejsza od naboju.Gdy wzajemne odpychanie skater dorosłych i dziecko otrzymuje mniej przyspieszenie dorosłych niż dzieci.Wskazuje to, że bezwładność większą dla dorosłych.
Aby scharakteryzować bezwładność ciał wprowadziły specjalną wartość - masa ciała, zwykle oznaczony m .W celu umożliwienia porównania masę różnych organów, masa każdego z nich powinny być traktowane jako jednostka.Jej wybór może być dowolna, ale musi być wygodne dla praktycznego wykorzystania.Ciężar jednostka SI mają szczególne odniesienie wykonana z twardego stopu platyny i irydu.Nosi nazwę znanego nam wszystkim - kilogram.Należy zauważyć, że bezwładność korpusu mogą być z 2 typów: translacyjne i rotacyjne.W pierwszym przypadku bezwładności to miara wagi w drugim - moment bezwładności, które omówimy później.
Bezwładność
Tzw skalarna wielkość fizyczna.SI jednostka momentu bezwładności jest kg * m2 .Uogólniony formuła jest:
Nie mil - jest masa punktów ciała, r i - odległość od punktów ciała do osi oo w przestrzennym układzie współrzędnych.Interpretacja słowna może powiedzieć: moment bezwładności jest określony przez sumę iloczynów masy podstawowej pomnożonej przez kwadrat odległości od podstawowego zestawu.
Nie ma innej formuły, charakteryzuje się pewną inercją:
Nie dm - masa elementu, r - odległość od elementu dm do osi oo .Werbalne można sformułować następująco: moment bezwładności układu cząstek lub ciała bieguna (punkt) - jest sumą algebraiczną iloczynu mas punktów materialnych, które tworzą ciała przez kwadrat jego odległości od bieguna 0.
Warto wspomnieć, że są 2 rodzaje momentów bezwładności - osiowai odśrodkowych.Istnieje również takiego jak główne momenty bezwładności (GMI) (w stosunku do głównej osi).Co do zasady, zawsze są one różne.Teraz możemy obliczyć momenty bezwładności dla wielu podmiotów (cylinder, dysk, kula, stożek, kula, i tak dalej.), Ale nie pójdę do wyjaśnienia wszystkich formuł.Systemy referencyjne
Pierwsze prawo Newtona zajmuje się ruchem prostoliniowym jednolitej, które można zobaczyć tylko w pewnym układzie odniesienia.Nawet przybliżone analiza zjawisk mechanicznych pokazuje, że prawo inercji nie jest wykonywana we wszystkich układach odniesienia.
Rozważmy prosty eksperyment: umieścić piłkę na poziomym stole, w samochodzie i obserwować jego ruchy.Jeżeli pociąg jest w stanie umysłu w stosunku do Ziemi, a piłkę do utrzymania pokoju, jak długo, jak nie działają na niego przez inny organ (na przykład ręcznie).Dlatego w układzie odniesienia, który jest związany z Ziemią, prawo bezwładności jest wykonywana.
Wyobraź sobie, że pociąg będzie w stosunku do Ziemi równomiernie i prosto.Następnie, w układzie odniesienia, który jest związany z pociągu, piłka będzie zapisać stan umysłu, a ten, który jest związany z Ziemią - stan ruchu jednostajnym.W związku z tym prawem bezwładności przeprowadza się nie tylko w ramce odniesienia związanego z ziemią, a także w każdym innym ruchomym względem Ziemi równomiernie i prosty.
Teraz wyobraź sobie, że pociąg nabiera szybkości szybko i niespodziewanie się (we wszystkich przypadkach, porusza się z przyspieszeniem w stosunku do ziemi).Następnie, tak jak wcześniej, piłka zachowuje jednolity i ruch prostoliniowy, który miał przed pędzącego pociągu.Jednak w odniesieniu do pociągu piłka sama pochodzi ze stanu spokoju, choć nie ma ciała, które należy podjąć z nim to.Oznacza to, że w układzie odniesienia związanym z przyspieszeniem kolejowego w stosunku do ziemi, prawo bezwładności jest uszkodzony.
Tak więc, układ odniesienia, w którym prawo bezwładności są nazywane inercyjny.Osoby, które nie są wykonywane - nie inercyjnych.Rozpoznać je po prostu: jeżeli ciało porusza się jednostajnie w linii prostej (w niektórych przypadkach - jest spokój), system inercyjny;jeśli nierówny ruch - nie bezwładna.
Bezwładność
To całkiem pojęcie multi-cenione i dlatego będzie starał w miarę możliwości uwzględnić go w szczegółach.Oto przykład.Ty spokojnie stać w autobusie.Nagle zaczyna się poruszać, a tym samym zyskuje przyspieszenie.Będziesz się do tyłu przeszłość.Ale dlaczego?Kogo ciągnie?Z punktu widzenia obserwatora na Ziemi (inercyjnym układzie odniesienia) pobyt w miejscu, jednocześnie spełniając pierwsze prawo Newtona.Z punktu widzenia obserwatora w autobusie, zaczynasz cofać, jakby przez jakiekolwiek życie.W rzeczywistości, nogi, które są połączone przez tarcie z podłogą autobusu, idź z nim, a ty,
tracąc równowagę, musiał cofać.Tak więc, aby opisać ruch ciała w nie inercyjnym układzie odniesienia, i wziąć pod uwagę potrzebę wprowadzenia dodatkowych sił, które działają w ramach więzi ciała z takiego systemu.Ta siła jest siłą bezwładności.
należy zauważyć, że były fikcyjne, ponieważ nie ma jednego organu lub pola pod wpływem którego zaczęła się poruszać autobusem.Prawa Newtona na siły bezwładności nie stosuje się jednak do korzystania z nich wraz z "prawdziwych" sił pozwala opisać ruch arbitralny nie inercyjne systemy odniesienia za pomocą różnych narzędzi.To jest cały sens wejściowych sił bezwładności.
Więc teraz wiesz, co bezwładności, moment bezwładności i inercyjnych systemach, siły bezwładności.Ruszamy dalej.
systemy ruchu postępowym
Załóżmy, że niektóre ciała w nie inercyjnym układzie odniesienia porusza się z przyspieszeniem a0 względem siły inercyjnej aktów F. Dla nie-inercyjnym równania analogowej drugie prawo Newtona jest postaci:
Gdzie a0 - to ciało przyspieszania masy m , które jest spowodowane przez siłę F, w stosunku do nie-inercyjnego układu odniesienia;Fіn - siła bezwładności.Siła F z prawej strony jest "prawdziwą" w tym sensie, że jest otrzymany współdziałanie organów, zależy wyłącznie od różnicy współrzędnych i prędkości oddziałujących punktów materiałów, które nie zmieniają się z jednej ramy na inną, w ruchu ciągłym.W związku z tym, że nie zmienia się i siła F. jest niezmienny w odniesieniu do transformacji.Ale Fіn nie powstaje z powodu oddziaływania ciał, ale ze względu na szybki ruch ramy odniesienia, dlatego, że zmienia się w przyspieszonym przejście do innego systemu, więc nie jest niezmienna.
siła odśrodkowa bezwładności
rozważyć zachowanie ciał w nie inercyjnym układzie odniesienia.XOY obraca się względem układu inercyjnego oznacza zakładamy Ziemię ze stałą prędkością kątową Ohm.Przykładem jest system na rysunku poniżej.
powyżej przedstawia dysk, na którym zamontowane promieniowo pręt i na sobie niebieski koralik "związany" do osi tarczy elastycznej liny.Gdy napęd nie kręci się, lina nie jest zdeformowana.Jednak odwracanie dysk piłka trochę odcinek liny aż do siły sprężystej favg nie być takie, że produkt masy piłki jest m jej normalne przyspieszenie Apt = -ω2R, tj favg = -mω2R , w którym R - jest promieniem okręgu opisującego podczas obrotu kuli całym systemie.
Jeśli prędkość kątowa Ohm dysku pozostaje stała, a następnie piłka zatrzyma położenia względem osi OX.W tym przypadku, w odniesieniu do XOY ramki, co jest związane z tarczą, kulka będzie w stanie spokojnym.Można to wytłumaczyć faktem, że w tym układzie, dodatkowo wymusza favg, piłkę siły bezwładności FCF , która jest skierowana wzdłuż promienia od osi obrotu tarczy.Silany mające postać jak we wzorze przedstawionym poniżej, zwany odśrodkowa siła bezwładności.To może mieć miejsce tylko w ramach obrotowych.Siła
Coriolisa Okazuje się, że gdy organy poruszać względnie obracającej się klatki odniesienia do nich, oprócz siły odśrodkowej bezwładności działa innej siły - Coriolisa.Jest zawsze prostopadła do wektora prędkości ciała V co oznacza, że nie wykonuje żadnej pracy w organizmie.Podkreślamy, że siła Coriolisa objawia się tylko wtedy, gdy ciało porusza się w stosunku do nie-inercyjnym układzie odniesienia, który wykonuje obrót.Jego formuła jest następująca:
Od ekspresji (v * ω) jest iloczyn wektorowy wektorów w nawiasach, można wywnioskować, że kierunek siły Coriolisa jest określana przez regułą w odniesieniu do nich. Jej jednostką jest:
Nie Ө - jest to kąt pomiędzy wektorami przeciwko i Ohm .
Podsumowując
inercja - to niesamowite zjawisko, które na co dzień każda osoba wykonuje sto razy, nawet nie zauważyć.Uważamy, że artykuł dał Ci ważnych odpowiedzi na pytania o to, co bezwładność jakiej siły i momentów bezwładności, który odkrył zjawisko bezwładności. pewno zastanawiasz się.
