X'inhu inerzja? Tifsira tal-kelma "inerzja". L-inerzja ta 'korp riġidu. Determinazzjoni tal-mument ta 'inerzja

Mill-esperjenza ta 'kuljum nistgħu nikkonfermaw il-konklużjoni li ġejja: il-veloċità u d-direzzjoni tal-moviment tal-ġisem tista' tinbidel biss waqt l-interazzjoni tagħha ma 'korp ieħor. Dan jagħti lok għall-fenomenu ta 'inerzja, li niddiskutu f'dan l-artikolu.

X'inhu inerzja? osservazzjonijiet ħajja Eżempju

Ikkunsidra l-każ fejn kwalunkwe korp fl-istadju inizjali ta 'l-esperiment huwa diġà fil-mozzjoni. Aktar tard se naraw li t-tnaqqis fil-veloċità u jieqfu l-korp ma jistax iseħħ mingħajr permess, minħabba r-raġuni għal dan huwa l-effett fuq lilu ta 'korp ieħor.

Inti probabilment jkollhom aktar minn darba osservati kif passiġġieri li jivvjaġġaw fit-trasport pubbliku, f'daqqa waħda tmil 'il quddiem waqt l-ibbrejkjar jew pressat min-naħa tagħha fuq dawran qawwija. Għaliex? Jispjega iktar. Meta, per eżempju, atleti run ċerta distanza, li jkunu qed jippruvaw biex tiżviluppa l-veloċità massima. Running permezz tal-linja tal-finitura, huwa diġà possibbli, u mhux jiddekorri, imma inti ma tistax tieqaf qasir, u għalhekk l-atleta runs ftit metri, jiġifieri, iwettaq coasting.

Mill-eżempji ta 'hawn fuq jista' jiġi konkluż li l-korpi kollha għandhom karatteristika li jżomm il-veloċità u d-direzzjoni tal-moviment, mingħajr ma jkunu jistgħu fl-istess ħin istantanjament bidla minnhom aktar tard azzjoni ta 'korp. Aħna jista 'jassumi li fin-nuqqas ta' azzjonijiet esterni tal-ġisem u jippreservaw l-veloċità u d-direzzjoni tal-moviment sakemm inti tixtieq. Allura, x'inhu inerzja? Dan il-korp veloċità konservazzjoni fenomenu fin-nuqqas ta 'espożizzjoni lil korpi oħra.

Ftuħ ta 'inerzja

Tali proprjetà ta 'korpi skoperti, il-xjenzat Taljan Galileo Galilei. Ibbażat fuq esperimenti tagħhom u r-raġunar, huwa argumentat: jekk il-korp ma jirreaġixxix ma 'korpi oħra, huwa fi stat kalm, jew jiċċaqlaq b'mod uniformi. iskoperti tiegħu inklużi fix-xjenza bħala liġi ta 'inerzja, iżda f'aktar dettall fformulati dan Rene Dekart u Isaak Nyuton diġà ġew implimentati fis-sistema tagħha ta' liġijiet.

Fatt interessanti: l-inerzja, id-definizzjoni ta 'li wassal lilna biex Galileo, kien ikkunsidrat antika Greċja Aristotle, iżda minħabba n-nuqqas ta' żvilupp ta 'xjenza, il-kliem eżatt ma ngħatatx. ewwel liġi Newton tgħid: hemm
qafas ta 'referenza li dwarhom l-korp li jiċċaqlaq b'mod stabbli żżomm veloċità tagħha kostanti jekk ma toperax kwalunkwe korp ieħor. Formula inerzja f'wieħed u mqassra kif ukoll offline iżda taħt nagħtu ħafna formuli oħra juru karatteristiċi tiegħu.

l-inerzja ta 'korpi

Aħna lkoll nafu li veloċità tal-bniedem, tal-karozzi, ferrovija, vapur jew korpi oħra jżid gradwalment, meta dawn jibdew jiċċaqalqu. Kollha ta 'li rajt it-tnedija ta' missili fuq it-televiżjoni jew tlugħ ta 'ajruplani fl-ajruport - dawn iżidu l-veloċità ta' mhux choppy, imma gradwalment. Sorveljanza, kif ukoll prattika ta 'kuljum tissuġġerixxi li l-korpi kollha għandhom karatteristika komuni: il-veloċità tal-mozzjoni ta' korpi fil-proċess ta 'interazzjoni tagħhom qed tinbidel gradwalment, u għalhekk jeħtieġ li tinbidel għal waqt. Din il-karatteristika tat-telefon huwa msejjaħ inerzja.

Kollha korp inerti, iżda mhux kollha l-istess inerzja. Miż-żewġ korpi interazzjoni se jkun ogħla fl-ordni, li se takkwista aċċelerazzjoni iżgħar. Għalhekk, per eżempju, meta jaħarqu l-gun isir inqas aċċelerazzjoni mill-iskartoċċ. Meta l-stmerrija reċiproka tad-adulti u t-tfal Skater adult jirċievi aċċelerazzjoni inqas mill-tfal. Dan jindika li l-inerzja ta 'adult aktar.

Biex jikkaratterizzaw l-inerzja korpi jkunu daħlu valur speċjali - piż tal-ġisem, normalment huwa murija bl-ittra m. Sabiex tkun tista 'tqabbel il-mases ta' korpi differenti, il-massa ta 'xi wieħed minnhom għandhom jiġu kkunsidrati l-unità. -għażla tagħha jista 'jkun arbitrarju, iżda għandu jkun konvenjenti għall-użu prattiku. L-unità SI ta 'massa ħa referenza speċjali magħmula minn liga iebes ta' platinu u iridju. Huwa lkoll magħrufa isem - kilogramm. Huwa nnutat li l-inerzja ta 'korp riġidu huwa ta' 2 tipi: il translazzjonali u rotazzjonali. Fl-ewwel każ, il-miżura ta 'inerzja hija l-massa, fit-tieni - l-mument ta' inerzja, li aħna se jiddiskutu aktar tard.

mument ta 'inerzja

Hekk imsejħa kwantità fiżika scalar. L-unità SI ta 'mument ta' inerzja huwa kg · ^m2. Formula ġeneralizzata hija kif ġej:

Hawnhekk, m _i - hija l-massa tal-punti tal-ġisem, r _i - hija d-distanza mill-korp għall-punti z-assi fis-sistema ta 'koordinati spazjali. Fl-interpretazzjoni verbali nistgħu ngħidu li l-mument ta 'inerzja huwa determinat mis-somma tal-prodotti ta' massa elementari mmultiplikat bil-kwadrat tad-distanza għall-sett bażi.

Hemm formula ieħor, ikkaratterizzat minn ċertu mument ta 'inerzja:

Hemm dm - massa taċ-ċelluli, r - id-distanza mill-element tal-assi dm z. Verbalment jistgħu jiġu fformulati bħala: mument ta 'inerzja tal-punti tal-massa tas-sistema, jew qarib lill-korp arblu (punt) - huwa s-somma alġebrajka tal-prodotti tal-massa tal-punti materjali li jiffurmaw l-ġisem, il-kwadrat tad-distanza minn 0 sa arblu.

Ta 'min isemmi li hemm 2 tipi ta' mumenti ta 'inerzja - assjali u ċentrifugali. hemm ukoll tali ħaġa bħala l-mumenti prinċipali tal-inerzja (GMI) (fir-rigward tal-assi prinċipali). Bħala regola, huma dejjem distinti. Issa nistgħu jikkalkula l-mumenti ta 'inerzja għal ħafna korpi (ċilindru, diska, isfera, konu, isfera, eċċ.), Imma aħna mhux se wieħed jidħol fil-irfinar ta' formuli kollha.

sistema ta 'referenza

L-ewwel liġi ta 'Newton indirizzat il-mozzjoni rettilineari uniformi, li tista' tidher biss fil-qafas ċerti referenza. Anke analiżi approssimattiva tal-fenomeni mekkaniċi turi li l-liġi ta 'inerzja ma titwettaqx fuq skali ta' referenza kollha.

Ikkunsidra esperiment sempliċi: aħna skorja l fuq mejda orizzontali fil-karozza u josservaw moviment tagħha. Jekk il-ferrovija se jkun fi stat ta 'trankwillità relattiv għall-Dinja, allura l-ballun se jibqa' kalm sakemm aħna ma jaġixxu fuqha minn korp ieħor (eż idejn). Għalhekk, f'sistema ta 'referenza li huwa assoċjat mal-Dinja, il-liġi ta' inerzja istivi.

Immaġina li l-ferrovija se jmorru mill-Dinja uniformi u dritta. Imbagħad, f'sistema ta 'referenza li huwa assoċjat mal-ferrovija, il-ballun se jiffrankaw l-istat tal-moħħ, u l-wieħed li huwa assoċjat ma' l-Dinja, - l-istat ta 'mozzjoni uniformi. Għalhekk, il-liġi ta 'inerzja hija mwettqa mhux biss fil-qafas ta' referenza assoċjat mal-art, iżda wkoll ma 'kollox relattivi oħra li jiċċaqalqu lejn id-Dinja b'mod uniformi u dritta.

Issa immaġina li l-ferrovija jiġbor il-veloċità malajr jew f'daqqa dawriet (fil-każijiet kollha, hija mgħaġġla aktar relattiv għall-Dinja). Imbagħad, bħal qabel, il-ballun żżomm uniformi u mozzjoni rettilineari, li huwa kellu qabel il-ferrovija tħaffif. Madankollu, fir-rigward tal-ferrovija ballun innifsu ġej minn stat ta 'kalma, għalkemm m'hemm l-ebda korp li dedott li mingħandu. Dan ifisser li fil-qafas ta 'referenza assoċjat mal-aċċelerazzjoni tal-ferrovija relattiv għall-art, il-liġi ta' inerzja hija maqsuma.

Għalhekk, il-qafas li fih inti l-liġi ta 'inerzja huma msejħa inerzjali. U dawk li ma jitwettqux, - mhux inerzjali. Iddefinixxi minnhom sempliċement: jekk il-korp jiċċaqlaq b'mod uniformi f'linja dritta (f'xi każijiet - huwa kalma), is-sistema inerzjali; jekk il-mozzjoni hija irregolari - mhux inerzjali.

forza inerzja

Din hija pjuttost vvalutati l-kunċett, u sabiex jippruvaw kemm jista 'jkun li jeżaminaha fid-dettall. Hawn hu eżempju. Inti toqgħod clairière fil-bus. F'daqqa waħda huwa jibda 'jiċċaqlaq, u b'hekk jiksbu aċċelerazzjoni. Inti ser dgħif lura passat. Iżda għaliex? Min inti miġbuda? Mill-punto di vista ta 'osservatur fuq id-Dinja (sistema ta' referenza inerzjali) inti jibqgħu fis-seħħ, filwaqt li wettqet l-ewwel liġi ta 'Newton. Mill-perspettiva tal-osservatur ta 'opinjoni fil-bus, tibda tmur lura, bħallikieku taħt xi forza. Fil-fatt, saqajn tiegħek, li huma konnessi permezz ta 'frizzjoni mal-art tal-karozzi tal-linja, imorru quddiem magħha, u int,
jitilfu bilanċ tiegħu, kellu jaqa 'lura. Għalhekk, biex jiddeskrivi l-mozzjoni tal-ġisem fil-qafas mhux inerzjali ta 'referenza huwa meħtieġ li jiġu introdotti u jqisu l-forzi addizzjonali li jaġixxu min-naħa tar-rabtiet tal-ġisem ma' tali sistema. Dawn il-forzi huma forzi ta 'inerzja.

Jekk jogħġbok innota li dawn huma fittizji minħabba li m'hemm l-ebda korp wieħed jew l-qasam, taħt l-influwenza ta 'li inti bdew jimxu fil-bus. Newton liġijiet lill-forzi inerzjali ma japplikawx, madankollu, li jużawhom flimkien mal-forzi "reali" jippermetti magħna biex jiddeskrivu mozzjoni sistemi ta 'referenza mhux inerzjali arbitrarji permezz ta' għodod differenti. Dan huwa l-punt kollu tal-forzi input ta 'inerzja.

Allura, issa inti taf liema huwa l-mument inerzja tal sistemi ta 'inerzja u referenza inerzjali, forzi inerzjali. Nimxu fuq.

Sistemi mozzjoni translazzjonali

Ejja ngħidu li xi korp fil-qafas ta 'referenza mhux inerzjali li jiċċaqalqu bil-aċċelerazzjoni ta' ₀ relattiv għall forza inerzjali atti F. Għal Analog ekwazzjoni mhux inerzjali tieni liġi Newton għandha l-forma:

Fejn ₀ - korp aċċelerazzjoni ta 'm-massa, li hija kkawżata mill-forza F relattiv għal qafas mhux inerzjali ta' referenza; _Іn F - il-forza ta _'inerzja. Il-forza F fuq il-lemin huwa l- "reali" fis-sens li hija l-interazzjoni li jirriżulta ta 'solidi li jiddependu biss fuq id-differenza tal-koordinati u veloċitajiet tal-punti materjali interazzjoni li ma jbiddlux minn qafas wieħed għall-ieħor, li jiċċaqalqu translationally. Għalhekk, dan ma jbiddilx u l-forza F. Huwa jvarjax fir-rigward ta 'tali tranżizzjoni. U hawn tqum _іn F mhux minħabba l-interazzjoni ta 'korpi, iżda minħabba l-mozzjoni aċċellerat tas-sistema ta' referenza, u huwa għalhekk li qed tinbidel tranżizzjoni rapida għal sistema differenti, hekk mhuwiex jvarjax.

Il-forza ċentrifugali ta 'inerzja

Ikkunsidra l-imġiba ta 'korpi fil-qafas mhux inerzjali ta' referenza. XOY b'rotazzjoni relattiv għas-sistema inerzjali ifisser li aħna nassumu-Dinja fi ω kostanti veloċità angolari. Eżempju huwa s-sistema fil-figura hawn taħt.

Hawn fuq turi l-diska, fejn il-virga fiss radjali u liebes ballun blu, "marbut" għall-assi drive tal-ħabel elastiċi. Sakemm il-b'rotazzjoni disk, il-ħabel mhux deformat. Madankollu, żvitar il xoffa diska gradwalment ħabel meded sa _ara seħħ elastiku F ma ssirx tali li l-ballun huwa l-prodott ta 'm-massa fil aċċelerazzjoni normali tagħha _n = -ω ² R, jiġifieri F = -mω _ara ² _R, fejn R - huwa l-raġġ taċ-ċirku li jiddeskrivi l-bozza matul rotazzjoni madwar is-sistema.

Jekk id-diska ω veloċità angolari jibqa 'kostanti, u l-ballun se stop mozzjoni rigward il-OX assi. F'dan il-każ relattivament sistema ta 'referenza XOY huwa assoċjat ma' l-disk, il-ballun se tkun fi stat ta 'kalma. Dan huwa spjegat mill-fatt li f'din is-sistema, flimkien mal-forza F _Wed, taġixxi fuq l-inerzja ballun F _cf, li hija diretta tul raġġ mill-assi disk tal rotazzjoni. Qawwa, wara li l-forma, bħal fil-formula t'hawn taħt, imsejjaħ il-forza ċentrifugali ta 'inerzja. Dan jista 'jseħħ biss fil ddur oqsfa ta' referenza.

forza Coriolis

Jirriżulta li meta l-korpi jimxu fir-rigward tal- qafas ta 'rotazzjoni ta' referenza, għalihom, minbarra l-forzi ċentrifugali ta 'inerzja, topera seħħ ieħor - il-Coriolis. Huwa dejjem perpendikulari għall-veloċità vettur V tal-ġisem, li jfisser li ma jwettqu kwalunkwe xogħol fuq il-ġisem. Aħna nenfasizzaw li l-forza Coriolis timmanifesta ruħha biss meta l-korp tkun miexja fir-rigward qafas ta 'referenza mhux inerzjali, li twettaq l-rotazzjoni. Formula tagħha hija kif ġej:

Peress li l-espressjoni (v * ω) hu mogħti bil-prodott vettur ta vettori fil-parentesi, allura jista 'jiġi konkluż li d-direzzjoni tal-forza Coriolis huwa determinat mir-regola tal-lemin fir-rigward tagħhom. -unità tagħha huwa:

Hawnhekk Ө - huwa l-angolu bejn il-vettori v uw.

Bħala konklużjoni

Inerzja - huwa fenomenu aqwa li kuljum haunts kull jkunux mijiet umani ta 'drabi, anke jekk aħna ma jindunax bih. Aħna naħsbu li l-artikolu tak tweġibiet importanti għall-mistoqsijiet dwar dak li hu inerzja, jiġifieri il-qawwa u mumenti ta 'inerzja, li skoprew l-fenomenu ta' inerzja. Sure, kien interessanti.