z každodenných skúseností môžeme potvrdiť nasledujúce záver: rýchlosť a smer pohybu telesa možno meniť len počas jeho interakcie s iným subjektom.To vedie k javu zotrvačnosti, ktoré sme diskutovali v tomto článku.
Čo je zotrvačnosť?Príklad života pozorovanie
uvažovať prípad, keď nejaký subjekt v počiatočnej fáze experimentu je už v pohybe.Neskôr sa budeme vidieť, že zníženie rýchlosti a zastavenia telo nemôže prebehnúť bez povolenia, pretože dôvodom, že účinok na neho z iného tela.
máte pravdepodobne viac ako raz videný ako cestujúci, ktorí cestujú do kamiónu náhle nakláňať dopredu pri brzdení alebo lisovať do strany v bode obratu.Prečo je, že?Vysvetlite ďalej.Keď, napríklad, športovci prevádzkovať určitú vzdialenosť, sa snaží vyvinúť maximálnu rýchlosť.Beh cez cieľovú čiaru, nemusíte mať spustiť, ale nemôžete zastaviť krátky, a preto športovec beží niekoľko metrov, to znamená, že spáchanie k pobrežiu.
Z vyššie uvedených príkladov, môžeme konštatovať, že všetky orgány majú funkciu udržať rýchlosť a smer pohybu, bez toho aby sa mohol zároveň okamžite im neskôr zmeniť akcie tela.Môžeme predpokladať, že pri absencii vonkajšej činnosti bude udržiavať telo a rýchlosť a smer pohybu tak dlho, ako budete chcieť.Takže, čo je zotrvačnosť?Tento jav zachrániť rýchlosť tela v neprítomnosti expozície iných orgánov.
Otvorenie zotrvačnosti
Táto vlastnosť orgánov objavil taliansky vedec Galileo Galilei.Na svojich experimentov a uvažovania základe, tvrdil: ak telo nereaguje s inými subjektmi, je to buď v stave pokoja alebo sa pohybuje rovnomerne.Jeho objavy vstúpili do vedy ako zákona zotrvačnosti, ale bližšie René Descartes ju formuloval, a dokonca aj sir Isaac Newton zaviedla do svojho právneho systému.
Zaujímavý fakt: zotrvačnosť, čo nás viedlo k definovanie programu Galileo, bol považovaný v starovekom Grécku Aristotela, ale kvôli nedostatku vývoja vedy, presné znenie nebolo dané.Prvý právo Newtona hovorí: existujú
referenčný rámec, v prípade ktorých subjekt, ktorý sa pohybuje vpred, rýchlosť zostáva konštantná, ak sa neprevádzkuje žiadny iný subjekt.Vzorec zotrvačnosti v rovnakej podobe, a nie, ale pod predstavujeme rad ďalších vzorcov, odhaľujúce jeho vlastnosti.Orgány
Zotrvačná
Všetci vieme, že rýchlosť osoby, autom, vlakom, loďou alebo inými subjektmi sa postupne zväčšuje, keď sa začnú pohybovať.Všetci ste videli začatí rakiet na televíziu alebo vzletu lietadla na letisku - zvyšujú rýchlosť nie je trhané, ale postupne.Pozorovanie a každodennej praxe hovoria, že všetky orgány majú spoločný rys: rýchlosť pohybu telies v procese ich interakcie sa meniace sa postupne, a preto je potrebné zmeniť na chvíľu.Táto funkcia sa nazýva zotrvačnosť telies.
Všetky inertný telo, ale nie na všetky rovnaké zotrvačnosti.Z dvoch vzájomne pôsobiacich orgánov, bude vyššia, v poradí, ktoré získajú menšie zrýchlenie.Tak, napríklad, pri streľbe zbraň sa stáva menej zrýchlenie než zásobníka.Po vzájomnej odpudzovanie dospelých a dieťa dospelých korčuliarov dostane menej zrýchlenie ako dieťa.To znamená, že väčšie inertnosti dospelého.
Charakterizovať zotrvačnosť telies zaviedla osobitnú hodnotu, - hmotnosť tela, je zvyčajne označovaný m .Tak, aby bolo možné porovnať množstvo rôznych orgánov, hmotnosť žiadne z nich by mal byť považovaný za jednotku.Jej voľba môže byť ľubovoľná, ale musí byť vhodné na praktické použitie.Jednotka SI hmotnosť majú osobitnú zmienku tvrdej zliatiny platiny a irídia.Nosia meno všetci poznáme - kilogram.Je potrebné poznamenať, že zotrvačnosť tam 2 typy pevného telesa: translačný a rotačný.V prvom prípade je mierou zotrvačnosti hmoty, v druhej - moment zotrvačnosti, ktorý budeme diskutovať neskôr.
Zotrvačnosť
Tzv skalárna fyzikálna veličina.Jednotka Sie momentu zotrvačnosti je kg * m2 .Zovšeobecnený vzorec je:
Tam mi - hmotnosť bodov tela, r aj - vzdialenosť od bodov tela k osi z v priestorovej súradnicovom systéme.Slovné výklad môže povedať: moment zotrvačnosti je daná súčtom výrobkov z odborov základnej hmoty vynásobené druhou mocninou vzdialenosti od základného súboru.
Tam je ďalší vzorec, ktorý sa vyznačuje istou zotrvačnosťou:
Tam dm - hmotnosť element, r - vzdialenosť od elementu dm k osi z .Slovné možno formulovať nasledovne: moment zotrvačnosti systému hmotných bodov, alebo vzhľadom na pólovom telese (bod) - je algebraický súčet súčinu hmotností hmotných bodov tvoriacich telo, štvorec ich vzdialenosti od pólu 0.
Stojí za zmienku, že existujú dva druhy momentov zotrvačnosti - axiálnea odstredivé.K dispozícii je tiež niečo ako hlavný momenty zotrvačnosti (GMI) (vzhľadom k hlavným osiam).Je pravidlom, že sú vždy zreteľné.Teraz môžeme vypočítať momenty zotrvačnosti pre mnoho tiel (valec, disk, guľa, kužeľ, guľa, a tak ďalej.), Ale nepôjde do vyjasnenia všetky vzorce.Referenčné systémy
Prvý Newtonov zákon zaoberal rovnomernom priamočiarom pohybe, ktorý môže byť videný len v určitom referenčnom rámci.Dokonca aj približný analýza mechanických javov, ukazuje, že zákon zotrvačnosti sa vykonáva nie vo všetkých rámcoch odkaze.
Zoberme si jednoduchý experiment: dať loptu na vodorovnú stole v aute a sledovať jeho pohyby.Ak je vlak je v stave mysle, s ohľadom na Zemi, a lopta udržať v pokoji tak dlho, kým nebudeme konať podľa toho akýkoľvek iný subjekt (napr ruku).Z tohto dôvodu, v referenčnom systéme, ktorý je spojený so zemou, zákon zotrvačnosti sa vykonáva.
Predstavte si, že vlak bude pokračovať vzhľadom k Zemi jednotne a rovno.Potom, v referenčnom systéme, ktorý je spojený s vlakom, lopta ušetrí stav mysle, a ten, ktorý je spojený so Zemou - stav jednotné a priamočiareho pohybu.Z tohto dôvodu, zákon zotrvačnosti sa vykonáva nielen v rámci referenčnej spojené so zemou, ale aj vo všetkých ostatných pohybujúce sa vzhľadom k Zemi rovnomerne a rovné.
Teraz si predstavte, že vlak naberie rýchlosť, rýchlo alebo náhle zmení (vo všetkých prípadoch, sa pohybuje so zrýchlením vo vzťahu k zemi).Potom, rovnako ako predtým, lopta udržiava rovnomernú a priamočiary pohyb, ktorý on mal pred prekročenie povolenej rýchlosti vlaku.Avšak, s ohľadom na guľový vlak sám sa vynorí zo stavu pokoja, aj keď žiadna tela, ktoré ju stiahnuté z neho.To znamená, že v referenčnom rámci spojené s zrýchlenie vzhľadom vlaku k zemi, zákon zotrvačnosti je rozbitá.
To znamená, že referenčný systém, v ktorom zákon zotrvačnosti sa nazývajú inerciálnej.Tie, ktoré nie sú vykonávané - nie inerciálnej.Označí ich jednoducho: v prípade, že telo sa pohybuje rovnomerne v priamom smere (v niektorých prípadoch -, je v pokoji), inerciálna sústava;ak nerovný pohyb - non-inerciálnej.
Inertia
Je to celkom predstava multi-cenil, a preto sa bude snažiť čo najviac, aby zvážila to v detaile.Tu je príklad.Tie ticho stoja v autobuse.Náhle sa začne pohybovať, a tým získať zrýchlenie.Budete oprieť minulosť.Ale prečo?Kto ste ťahanie?Z pohľadu pozorovateľa na Zemi (inerciálna referenčný systém), môžete zostať na svojom mieste, a zároveň uspokojiť prvý zákon Newton.Z hľadiska pozorovateľa v autobuse, začnete ísť dozadu, ako by žiadna sila.V skutočnosti, vaše nohy, ktoré sú spojené pomocou trenia s podlahou autobusu, pokračovať s ním, a vy,
stratil rovnováhu, musel ustúpiť.Tak, popísať pohyb tela v non-Inertial stanovisko, a vziať do úvahy potrebu zaviesť ďalšie sily, ktoré pôsobia na časti tela väzieb s takýmto systémom.Táto sila je sila zotrvačnosti.
potrebné poznamenať, že oni boli fiktívne, pretože neexistuje jediný subjekt, alebo pole pod vplyvom ktorej sa začal pohybovať autobus.Newtonove zákony k silami zotrvačnosti neplatí, však, používať ich spolu s "skutočných" síl umožňuje opísať pohyb v non-inerciálnych referenčných systémov ľubovoľných využitím rôznych nástrojov.To je celý zmysel vstupných síl zotrvačnosti.
Takže teraz viete, čo zotrvačnosti, moment zotrvačnosti a inerciálnej systémy, zotrvačných síl.Sme sa ďalej.
translačný pohybové systémy
Predpokladajme, že nejaký subjekt v non-Inertial vzťažnej sústave pohybuje so zrýchlením A0 zotrvačná sila pôsobí F. Pre non-zotrvačné rovnice analógového Newtonov druhý zákon má tvar:
Kde A0 - je zrýchlenie teleso s hmotnosťou m , čo je spôsobené tým, sily F vzhľadom k non-zotrvačnej referenčného rámca;Fіn - sila zotrvačnosti.Sila F na pravej strane je "skutočný" v tom zmysle, že je výsledný interakcia orgánov, len v závislosti od rozdielu súradníc a rýchlosťou interagujúcich hmotných bodov, ktoré sa nemenia z jedného rámu do druhého, pohybujúce sa stabilne.Z tohto dôvodu, že sa nemení a sila F. Je nemenný vzhľadom na prechod.Ale Fіn vzniká nie preto, že interakcia telies, ale z dôvodu rýchleho pohybu referenčného framu, čo je dôvod, prečo sa mení pri zrýchlenom prechode na iný systém, takže to nie je nemenné.
odstredivá sila zotrvačnosti
zvážiť správanie subjektov v non-Inertial vzťažnej sústave.XOY sa otáča vo vzťahu k systému inerciálnej, znamená, že budeme predpokladať, že Zem pri konštantnej uhlovej rýchlosti ω.Príkladom je systém na obrázku nižšie.
vyššie ukazuje jednotku, do ktorej radiálne namontovaný tyč a nosí modré korálku, "viazaný" k osi disku pružného lana.Kým disk nie je spinning, lano nie je deformovaná.Avšak, odvíjanie pohon lopta trochu pretiahnuť lano až do elastickej sily favg nemalo byť také, aby sa rovná hmotnosti guľového m jeho normálne zrýchlenie Apt = -ω2R, tj favg = -mω2R , kde R - je polomer kružnice, ktorá sa opisuje v priebehu rotácie gule okolo systému.
Ak uhlová rýchlosť ω disk zostáva konštantný, potom sa lopta zastaví pohyb vzhľadom k osi OX.V tomto prípade, vzhľadom k rámu Xoy, ktorý je spojený s diskom, lopta bude v stave pokoja.To sa vysvetľuje skutočnosťou, že v tomto systéme, navyše k sile favg, loptu do sily zotrvačnosti FCF , ktorá je smerovaná pozdĺž polomeru od osi otáčania disku.Silány, ktoré majú formu ako v podľa vzorca uvedeného nižšie, nazvaný odstredivej sily zotrvačnosti.To môže dôjsť len v točivom ráme.
Coriolisova sila Ukazuje sa, že inštitúcie pohybovať relatívne rotujúce vzťažnej sústavy na nich okrem odstredivej sily zotrvačnosti pôsobia ďalšie sily - na Coriolisův.Vždy je kolmá na vektora rýchlosti od tela V, čo znamená, že nemá žiadne prácu na tele.Zdôrazňujeme, že Coriolisova sila sa prejavuje iba vtedy, keď je telo sa pohybuje vzhľadom k non-zotrvačnej referenčného systému, ktorý prevádza otáčania.Jeho vzorec je nasledujúci:
Od výrazu (v * ω) je vektorový súčin vektorov v zátvorke, možno vyvodiť záver, že smer Coriolisovej sily je určená pravidlo vo vzťahu k nim. Jeho jednotka je:
Existuje Ө - je uhol medzi vektormi v a ω .
V závere
zotrvačnosť - je to úžasný fenomén, ktorý každý deň každý človek sleduje stokrát, aj keď sme si to nevšimla to.Myslíme si, že článok vám dal odpovede na dôležité otázky o tom, čo zotrvačnosť, čo sily a momenty zotrvačnosti, ktorý objavil fenomén zotrvačnosti. istí, že ste boli zvedaví.
