Från vardags erfarenhet som vi kan bekräfta följande slutsats: hastighet och rörelseriktning av kroppen kan endast ändras under dess interaktion med ett annat organ.Detta ger upphov till fenomenet tröghet, som vi diskuterar i den här artikeln.
Vad är tröghet?Exempel av livet observationer
betrakta fallet när vissa organ i det inledande skedet av experimentet redan är i rörelse.Senare kommer vi att se att minskningen av hastighet och stoppa kroppen kan inte ske utan tillstånd, eftersom skälet till detta är effekten på honom i en annan kropp.
Du har förmodligen mer än en gång ses som passagerare som reser i lastbilen plötsligt luta sig framåt under bromsning eller pressas åt sidan vid en vändpunkt.Varför?Förklara vidare.När till exempel, de tävlande köra en viss sträcka, de försöker utveckla den maximala hastigheten.Framförande genom mållinjen, kan du inte köra, men du kan inte stoppa kort, och därför idrottaren går några meter, det vill säga begår till kust.
Av ovanstående exempel, kan vi dra slutsatsen att alla organ har en funktion för att hålla hastigheten och rörelseriktningen, utan att kunna samtidigt omedelbart ändra dem senare verkan av en kropp.Vi kan anta att i avsaknad av yttre åtgärder kommer att hålla kroppen och hastigheten och rörelseriktningen så länge du vill.Så, vad är tröghet?Detta fenomen spara hastigheten hos kroppen i avsaknad av exponering för andra organ.
Öppna tröghet
Denna egenskap hos kroppar upptäckte italienska vetenskapsmannen Galileo Galilei.Utifrån sina experiment och resonemang, hävdade han: om kroppen inte reagerar med andra organ, är det antingen i ett tillstånd av lugn eller rör jämnt.Hans upptäckter har ingått en vetenskap som tröghetslagen, men mer i detalj René Descartes formulerade det, och även Sir Isaac Newton har införts i dess rättssystem.
Intressant fakta: tröghet, vilket har lett oss till definitionen av Galileo, ansågs i det antika Grekland Aristoteles, men på grund av bristen på utvecklingen av vetenskap, har den exakta ordalydelsen inte fått.Newtons första lag säger: det finns
referensram med avseende på vilka det organ som rör sig framåt, hastigheten förblir konstant om det inte fungerar något annat organ.Formeln för tröghet i samma allmänna form och nej, men under presenterar vi en rad andra formler, avslöjar dess funktioner.
Tröghet organ
Vi vet alla att hastigheten på en person, bil, tåg, båt eller andra organ ökar gradvis, när de börjar röra sig.Alla ni har sett lanseringen av missiler på TV eller ta bort av flygplan på flygplatsen - de ökar hastigheten är inte jerky, men så småningom.Observationer och daglig praxis säger att alla organ har ett gemensamt drag: den snabba rörelsen av organ i processen för deras interaktion förändras gradvis, och därför behöver ändra på ett tag.Den här funktionen kallas tröghet organ.
Alla inert kropp, men inte alls i samma tröghet.Av de två samverkande organ, kommer det att vara högre i den ordning, som kommer att få en mindre acceleration.Så, till exempel, vid avfyrning av vapnet blir mindre acceleration än patronen.När det ömsesidiga repulsion av vuxna och barn vuxen åkare får mindre acceleration än barnet.Detta tyder på att den större tröghet vuxen.
att karakterisera tröghet organ har infört särskilt värde - massan av kroppen, är det oftast betecknas med m .För att kunna jämföra massan av olika organ, bör massan av någon av dem anses vara en enhet.Hennes val kan vara godtyckligt, men det måste vara bekvämt för praktisk användning.SI-enheten procent har en särskild referens tillverkad av en hård legering av platina och iridium.Hon bär ett namn som vi alla vet - kilogram.Det bör noteras att trögheten hos den fasta kroppen där två typer: den translations- och rotations.I det första fallet är ett mått på trögheten av massan, i den andra - tröghetsmomentet, som vi kommer att diskutera senare.
Tröghet
Så kallade skalära fysikalisk storhet.SI-enheten för tröghetsmoment är kg * m2 .En generaliserad formel är:
Det mi - en massa punkter på kroppen, r i - avståndet från delar av kroppen mot axeln z i den rumsliga koordinatsystemet.Den verbala tolkningen kan säga så här: det tröghetsmoment bestäms av summan av produkter av elementär massa multiplicerad med kvadraten på avståndet från baskraven.
Det finns en annan formel, som kännetecknas av en viss tröghet:
Det dm - masselement, r - avståndet från elementet dm till axeln z .Verbala kan formuleras på följande sätt: tröghetsmoment av systemet med viktiga punkter, eller i förhållande till stolpkroppen (punkt) - är den algebraiska summan av produkten av massorna av viktiga punkter som utgör kroppen, kvadraten på avståndet till polen 0.
Det är värt att nämna att det finns två typer av tröghetsmoment - axialoch centrifugalgjutning.Det finns också en sådan sak som de viktigaste tröghetsmoment (GMI) (med avseende på huvudaxlarna).Som regel är de alltid distinkta.Nu kan vi beräkna tröghetsmoment för många organ (cylinder, skiva, sfär, kon, sfär, och så vidare.), Men kommer inte att gå in klargöra alla formler.
referenssystem
Den första Newtons lag behandlas den enhetliga rätlinjig rörelse, som kan ses bara i en viss referensram.Även ungefärlig analys av mekaniska fenomen visar att tröghetslagen utförs inte i alla referensramar.
Betrakta ett enkelt experiment: sätta bollen på ett horisontellt bord i bilen och titta på hans rörelser.Om tåget är i ett sinnestillstånd i förhållande till jorden, och bollen hålla lugn så länge vi inte agerar på det något annat organ (t.ex. hand).Därför, i referenssystem som är associerad med jorden, är tröghetslagen utförs.
Föreställ dig att tåget går i förhållande till jorden jämnt och rakt.Därefter, i ett referenssystem som är associerad med tåget, kommer bollen rädda sinnestillstånd, och den som är associerad med jorden - staten enhetlig och rätlinjig rörelse.Därför är lagen om tröghet utförs inte bara i den referensram i samband med jorden, utan också i alla andra rör sig i förhållande till jorden jämnt och rakt.
Tänk dig nu att tåget tar fart snabbt eller plötsligt vänder (i samtliga fall rör det med acceleration i förhållande till jorden).Då, liksom tidigare, upprätthåller bollen enhetlig och rätlinjig rörelse, som han hade innan fortkörning tåg.Men i förhållande till bollen tåget själv dyker upp från ett tillstånd av lugn, men inga organ som har dragit det från honom.Detta innebär att i referensramen i samband med accelerationen av tåget i förhållande till jorden, är bruten tröghetslagen.
således systemet med referens där tröghetslagen kallas tröghets.De som inte utförs - inte tröghets.Identifiera dem helt enkelt: om kroppen rör sig likformigt i en rak linje (i vissa fall - är lugn), varvid tröghetssystemet;om ojämn rörelse - icke-tröghets.
Inertia
Det är en ganska idén om en multi-värderas och därför kommer att försöka så mycket som möjligt att behandla det i detalj.Här är ett exempel.Du står tyst i bussen.Plötsligt börjar han att flytta, och därmed få acceleration.Du kommer att luta sig tillbaka tidigare.Men varför?Vem är du dra?Ur synvinkel av en observatör på jorden (tröghetsreferenssystem) du bor på plats, samtidigt som det uppfyller det första lag Newton.Ur synvinkel av en observatör i bussen, börjar du går bakåt, som om av någon kraft.I själva verket, benen, som är förbundna med friktionen med golvet i bussen, gå vidare med det, och du,
tappade balansen, var tvungen att falla tillbaka.Således, för att beskriva rörelsen av kroppen i en icke-Inertialsystem, och ta hänsyn till behovet av att införa ytterligare krafter som verkar på den del av kroppen band med ett sådant system.Denna kraft är tröghetskraften.
bör noteras att de var fiktiva, eftersom det inte finns någon enda organ eller område under påverkan som du började flytta bussen.Newtons lagar till tröghetskrafter inte gäller dock att använda dem tillsammans med "riktiga" krafter gör det möjligt att beskriva rörelse i icke-tröghets referenssystem för godtyckliga använder olika verktyg.Detta är hela poängen med ingångströghetskrafter.
Så nu vet du vad tröghet, tröghetsmoment och tröghetssystem, tröghetskrafter.Vi går vidare.
translationell rörelsesystem
Antag att vissa organ i en icke-tröghetsreferensramen flyttar med accelerationen a0 en tröghetskraft verkar F. För en icke-tröghets ekvationen analog Newtons andra lag har formen:
Där a0 - är accelerationen hos en kropp med mass m , som orsakas av kraften F med avseende på en icke-Inertialsystem;Fіn - tröghetskraften.Kraften F på höger sida är den "riktiga" i den meningen att det är den resulterande samspelet mellan organ, bara beroende på skillnaden mellan koordinaterna och hastigheter av samverkande viktiga punkter som inte ändras från en ram till en annan, stadigt.Därför ändras inte och kraften F. Det är invariant med avseende på övergången.Men Fіn uppstår inte på grund av samspelet mellan kroppar, men på grund av den snabba rörelsen av referensramen, vilket är anledningen till att det förändras i en snabbare övergång till ett annat system, så det är inte oföränderliga.
centrifugalkraft tröghets
överväga beteendet hos kroppar i en icke-Inertialsystem.XOY roterar i förhållande till tröghets systemet, innebär att vi antar jorden vid en konstant vinkelhastighet ω.Ett exempel är systemet i figuren nedan.
ovan visar den enhet där den radiellt monterade stången och klädd i en blå pärla "bunden" med axeln på skivan elastiskt rep.Även enheten inte snurrar, är repet inte deformeras.Emellertid avlindningen driv bollen lite sträcka ett rep fram den elastiska kraften favg inte vara sådana som är lika med vikten av bollen m dess normala accelerations Apt = -ω2R, dvs. favg = -mω2R , vari R - är radien för den cirkel, som beskriver under rotation av kulan runt systemet.
Om vinkelhastigheten ω skiva förblir konstant, då bollen stannar rörelse relativt axeln OX.I detta fall, i förhållande till ramen XOY, som är associerad med skivan, kommer bollen att vara i ett tillstånd av lugn.Detta förklaras av det faktum att i detta system, förutom att tvinga favg, bollen till tröghetskraften FCF , som är riktad längs radien från rotationsaxeln hos skivan.Silaner med form såsom i formeln som visas nedan, kallas centrifugalkraften av tröghet.Det kan endast ske i den roterande ram.
Corioliskraften visar sig att när kroppar rör sig relativt roterande referensramar på dem, förutom den centrifugalkraft tröghets verkar annan kraft - De Coriolis.Det är alltid vinkelrät mot hastighetsvektor av kroppen V vilket innebär att den inte utför något arbete på kroppen.Vi betonar att Corioliskraften manifesterar sig endast när kroppen rör sig i förhållande till en icke-tröghetsreferenssystem, som utför rotation.Dess formel är följande:
Eftersom uttrycket (v * ω) är en vektorprodukt av vektorer inom parentes, kan man dra slutsatsen att riktningen för Coriolis-kraften bestäms av tumregel i förhållande till dem. Dess enhet är:
Det Ө - är vinkeln mellan vektorerna v och ω .
Sammanfattningsvis
tröghet - det är en fantastisk företeelse som varje dag varje person bedriver hundra gånger, även om vi inte märker det.Vi anser att artikeln har gett dig svar på viktiga frågor om vad tröghet vilken styrka och tröghetsmoment, som upptäckte fenomenet tröghet. säker på att du undrade.
