ინერციის მომენტი. ხისტი სხეულის მექანიკის ზოგიერთი დეტალი

ინერციის მომენტი. ხისტი სხეულის მექანიკის ზოგიერთი დეტალი
ინერციის მომენტი. ხისტი სხეულის მექანიკის ზოგიერთი დეტალი
Anonim

მყარი სხეულების ურთიერთქმედების ერთ-ერთი ძირითადი ფიზიკური პრინციპი არის ინერციის კანონი, ჩამოყალიბებული დიდი ისააკ ნიუტონის მიერ. ჩვენ თითქმის მუდმივად ვხვდებით ამ კონცეფციას, რადგან მას აქვს ძალიან დიდი გავლენა ჩვენი სამყაროს ყველა მატერიალურ ობიექტზე, მათ შორის ადამიანებზე. თავის მხრივ, ისეთი ფიზიკური სიდიდე, როგორიცაა ინერციის მომენტი, განუყოფლად არის დაკავშირებული ზემოთ აღნიშნულ კანონთან, რომელიც განსაზღვრავს მყარ სხეულებზე მისი ზემოქმედების სიძლიერეს და ხანგრძლივობას.

Ინერციის მომენტი
Ინერციის მომენტი

მექანიკის თვალსაზრისით, ნებისმიერი მატერიალური ობიექტი შეიძლება შეფასდეს, როგორც წერტილების უცვლელი და მკაფიოდ სტრუქტურირებული (იდეალიზებული) სისტემა, რომელთა შორის ურთიერთდაშორება არ იცვლება მათი მოძრაობის ბუნებიდან გამომდინარე. ეს მიდგომა საშუალებას იძლევა ზუსტად გამოვთვალოთ თითქმის ყველა მყარი სხეულის ინერციის მომენტი სპეციალური ფორმულების გამოყენებით. აქ არის კიდევ ერთი საინტერესო ნიუანსიის ფაქტი, რომ ნებისმიერი კომპლექსი, რომელსაც აქვს ყველაზე რთული ტრაექტორია, მოძრაობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სივრცეში მარტივი მოძრაობების ერთობლიობით: ბრუნვითი და მთარგმნელობითი. ეს ასევე უადვილებს ცხოვრებას ფიზიკოსებისთვის ამ ფიზიკური სიდიდის გამოთვლისას.

ინერციის რგოლის მომენტი
ინერციის რგოლის მომენტი

იმისათვის, რომ გავიგოთ, რა არის ინერციის მომენტი და რა გავლენას ახდენს ის ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროზე, ყველაზე ადვილია გამოიყენოთ სამგზავრო მანქანის სიჩქარის მკვეთრი ცვლილების მაგალითი (დამუხრუჭება). ამ შემთხვევაში, ფეხზე მდგომი მგზავრის ფეხები იატაკზე ხახუნის შედეგად მიიწევს. მაგრამ ამავდროულად, ტანზე და თავზე არანაირი ზემოქმედება არ მოხდება, რის შედეგადაც ისინი გარკვეული დროის განმავლობაში განაგრძობენ მოძრაობას იმავე მითითებული სიჩქარით. შედეგად, მგზავრი წინ გადაიხრება ან დაეცემა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ფეხების ინერციის მომენტი, რომელიც ჩაქრება იატაკზე ხახუნის ძალით, მნიშვნელოვნად ნაკლები იქნება სხეულის დანარჩენ წერტილებზე. საპირისპირო სურათი შეინიშნება ავტობუსის ან ტრამვაის ვაგონის სიჩქარის მკვეთრი მატებით.

ინერციის მომენტი შეიძლება ჩამოყალიბდეს როგორც ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ტოლია ელემენტარული მასების (მყარი სხეულის იმ ცალკეული წერტილების) ნამრავლების ჯამს და ბრუნვის ღერძიდან მათი დაშორების კვადრატს. ამ განმარტებიდან გამომდინარეობს, რომ ეს მახასიათებელი არის დანამატი რაოდენობა. მარტივად რომ ვთქვათ, მატერიალური სხეულის ინერციის მომენტი უდრის მისი ნაწილების მსგავსი მაჩვენებლების ჯამს: J=J1 + J2 + J 3 + …

ბურთის ინერციის მომენტი
ბურთის ინერციის მომენტი

ეს მაჩვენებელი რთული გეომეტრიის სხეულებისთვის არის ნაპოვნი ექსპერიმენტულად. ანგარიშიგავითვალისწინოთ ძალიან ბევრი განსხვავებული ფიზიკური პარამეტრი, მათ შორის ობიექტის სიმკვრივე, რომელიც შეიძლება იყოს არაერთგვაროვანი სხვადასხვა წერტილში, რაც ქმნის ე.წ. მასის განსხვავებას სხეულის სხვადასხვა სეგმენტებში. შესაბამისად, სტანდარტული ფორმულები აქ არ არის შესაფერისი. მაგალითად, გარკვეული რადიუსის და ერთგვაროვანი სიმკვრივის მქონე რგოლის ინერციის მომენტი, რომელსაც აქვს ბრუნვის ღერძი, რომელიც გადის მის ცენტრში, შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულის გამოყენებით: J=mR2. მაგრამ ამ გზით შეუძლებელი იქნება ამ მნიშვნელობის გამოთვლა რგოლისთვის, რომლის ყველა ნაწილი დამზადებულია სხვადასხვა მასალისგან.

და მყარი და ერთგვაროვანი სტრუქტურის ბურთის ინერციის მომენტი შეიძლება გამოითვალოს ფორმულით: J=2/5mR2. ამ ინდიკატორის გაანგარიშებისას სხეულებისთვის ბრუნვის ორ პარალელურ ღერძთან შედარებით, ფორმულაში შედის დამატებითი პარამეტრი - ღერძებს შორის მანძილი, რომელიც აღინიშნება ასო ა. ბრუნის მეორე ღერძი აღინიშნება ასო L-ით. მაგალითად, ფორმულა შეიძლება ასე გამოიყურებოდეს: J=L + ma2.

საგულდაგულო ექსპერიმენტები სხეულების ინერციული მოძრაობისა და მათი ურთიერთქმედების ბუნების შესწავლაზე პირველად ჩაატარა გალილეო გალილეიმ მეთექვსმეტე და მეჩვიდმეტე საუკუნეების მიჯნაზე. მათ ნება დართეს დიდ მეცნიერს, რომელიც თავის დროზე უსწრებდა, დაედგინა ძირითადი კანონი ფიზიკური სხეულების მიერ დედამიწასთან შედარებით დასვენების ან სწორხაზოვანი მოძრაობის შენარჩუნების შესახებ მათზე მოქმედი სხვა სხეულების არარსებობის შემთხვევაში. ინერციის კანონი გახდა პირველი ნაბიჯი მექანიკის ძირითადი ფიზიკური პრინციპების ჩამოყალიბებაში, რომლებიც იმ დროს ჯერ კიდევ სრულიად ბუნდოვანი, გაურკვეველი და ბუნდოვანი იყო. შემდგომში ნიუტონმა ჩამოაყალიბა მოძრაობის ზოგადი კანონებისხეულები, მათ შორის ინერციის კანონი.

გირჩევთ: