Traagheidsmoment. Sommige besonderhede van rigiede liggaam meganika

Traagheidsmoment. Sommige besonderhede van rigiede liggaam meganika
Traagheidsmoment. Sommige besonderhede van rigiede liggaam meganika
Anonim

Een van die basiese fisiese beginsels van die interaksie van vaste liggame is die wet van traagheid, geformuleer deur die groot Isaac Newton. Ons kom hierdie konsep byna voortdurend teë, aangesien dit 'n uiters groot invloed het op alle materiële voorwerpe van ons wêreld, insluitend mense. Op sy beurt is so 'n fisiese hoeveelheid soos die traagheidsmoment onlosmaaklik verbind met die wet hierbo genoem, wat die sterkte en duur van die impak daarvan op vaste liggame bepaal.

Traagheidsmoment
Traagheidsmoment

Vanuit die oogpunt van meganika kan enige materiële voorwerp beskryf word as 'n onveranderlike en duidelik gestruktureerde (geïdealiseerde) stelsel van punte, waarvan die onderlinge afstande nie verander na gelang van die aard van hul beweging nie. Hierdie benadering maak dit moontlik om die traagheidsmoment van byna alle vaste liggame akkuraat te bereken met behulp van spesiale formules. Nog 'n interessante nuanse hier isdie feit dat enige komplekse beweging, met die mees ingewikkelde trajek, voorgestel kan word as 'n stel eenvoudige bewegings in die ruimte: rotasie en translasie. Dit maak die lewe ook baie makliker vir fisici wanneer hulle hierdie fisiese hoeveelheid bereken.

Ring traagheidsmoment
Ring traagheidsmoment

Om te verstaan wat die traagheidsmoment is en wat die invloed daarvan op die wêreld om ons is, is dit die maklikste om die voorbeeld van 'n skerp verandering in die spoed van 'n passasiersvoertuig (rem) te gebruik. In hierdie geval sal die bene van 'n staande passasier deur wrywing op die vloer meegesleur word. Maar terselfdertyd sal geen impak op die bolyf en kop uitgeoefen word nie, waardeur hulle vir 'n geruime tyd teen dieselfde gespesifiseerde spoed sal voortbeweeg. As gevolg hiervan sal die passasier vorentoe leun of val. Met ander woorde, die traagheidsmoment van die bene, wat deur die wrywingskrag op die vloer geblus word, sal aansienlik minder wees as die res van die punte van die liggaam. Die teenoorgestelde prentjie sal waargeneem word met 'n skerp toename in die spoed van 'n bus of tremmotor.

Die traagheidsmoment kan geformuleer word as 'n fisiese grootheid gelykstaande aan die som van die produkte van elementêre massas (daardie individuele punte van 'n soliede liggaam) en die kwadraat van hul afstand vanaf die rotasie-as. Dit volg uit hierdie definisie dat hierdie eienskap 'n additiewe hoeveelheid is. Eenvoudig gestel, die traagheidsmoment van 'n materiële liggaam is gelyk aan die som van soortgelyke aanwysers van sy dele: J=J1 + J2 + J 3 + …

Traagheidsmoment van die bal
Traagheidsmoment van die bal

Hierdie aanwyser vir liggame van komplekse meetkunde word eksperimenteel gevind. rekening houneem te veel verskillende fisiese parameters in ag, insluitend die digtheid van 'n voorwerp, wat op verskillende punte onhomogeen kan wees, wat die sogenaamde massaverskil in verskillende segmente van die liggaam skep. Gevolglik is die standaardformules nie hier geskik nie. Byvoorbeeld, die traagheidsmoment van 'n ring met 'n sekere radius en eenvormige digtheid, met 'n rotasie-as wat deur sy middelpunt gaan, kan met die volgende formule bereken word: J=mR2. Maar op hierdie manier sal dit nie moontlik wees om hierdie waarde vir 'n hoepel te bereken, waarvan alle dele van verskillende materiale gemaak is nie.

En die traagheidsmoment van 'n bal met soliede en homogene struktuur kan bereken word deur die formule: J=2/5mR2. By die berekening van hierdie aanwyser vir liggame relatief tot twee parallelle rotasie-asse, word 'n bykomende parameter in die formule ingevoer - die afstand tussen die asse, aangedui deur die letter a. Die tweede rotasie-as word deur die letter L aangedui. Die formule kan byvoorbeeld soos volg lyk: J=L + ma2.

Versigtige eksperimente oor die studie van die traagheidsbeweging van liggame en die aard van hul interaksie is vir die eerste keer deur Galileo Galilei aan die begin van die sestiende en sewentiende eeue gemaak. Hulle het die groot wetenskaplike, wat sy tyd vooruit was, toegelaat om die basiese wet op die bewaring deur fisiese liggame van 'n toestand van rus of reglynige beweging relatief tot die Aarde te vestig in die afwesigheid van ander liggame wat op hulle inwerk. Die wet van traagheid het die eerste stap geword in die vestiging van die basiese fisiese beginsels van meganika, wat op daardie stadium nog heeltemal vaag, onduidelik en duister was. Vervolgens het Newton die algemene wette van beweging geformuleerliggame, ingesluit onder hulle die wet van traagheid.

Aanbeveel: