Инерцийн момент. Хатуу биеийн механикийн зарим дэлгэрэнгүй мэдээлэл

Инерцийн момент. Хатуу биеийн механикийн зарим дэлгэрэнгүй мэдээлэл
Инерцийн момент. Хатуу биеийн механикийн зарим дэлгэрэнгүй мэдээлэл
Anonim

Хатуу биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн физикийн үндсэн зарчмуудын нэг бол агуу Исаак Ньютоны томъёолсон инерцийн хууль юм. Энэ нь манай дэлхийн бүх материаллаг объектод, тэр дундаа хүн төрөлхтөнд асар их нөлөө үзүүлдэг тул бид энэ ойлголттой бараг байнга тулгардаг. Хариуд нь инерцийн момент гэх мэт физик хэмжигдэхүүн нь хатуу биед үзүүлэх нөлөөллийн хүч, үргэлжлэх хугацааг тодорхойлдог дээр дурдсан хуультай салшгүй холбоотой юм.

Инерцийн момент
Инерцийн момент

Механикийн үүднээс авч үзвэл аливаа материаллаг объектыг хөдөлгөөний шинж чанараас хамааран харилцан зай нь өөрчлөгддөггүй, өөрчлөгдөөгүй, тодорхой бүтэцтэй (боловсруулсан) цэгүүдийн систем гэж тодорхойлж болно. Энэ арга нь тусгай томъёог ашиглан бараг бүх хатуу биетүүдийн инерцийн моментийг зөв тооцоолох боломжтой болгодог. Өөр нэг сонирхолтой нюанс энд байнаХамгийн төвөгтэй замналтай аливаа цогцолбор хөдөлгөөнийг орон зай дахь энгийн хөдөлгөөнүүдийн багц хэлбэрээр дүрсэлж болно: эргэлтийн болон орчуулгын. Энэ нь мөн энэ физик хэмжигдэхүүнийг тооцоолоход физикчдийн амьдралыг ихээхэн хөнгөвчилдөг.

Бөгжний инерцийн момент
Бөгжний инерцийн момент

Инерцийн момент гэж юу болох, бидний эргэн тойрон дахь ертөнцөд ямар нөлөө үзүүлж байгааг ойлгохын тулд суудлын тээврийн хэрэгслийн хурд огцом өөрчлөгдсөн (тоормослох) жишээг ашиглах нь хамгийн хялбар арга юм. Энэ тохиолдолд зогсож буй зорчигчийн хөл шалан дээр үрэлтийн улмаас чирэгдэх болно. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн их бие, толгойд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй бөгөөд үүний үр дүнд тэд тодорхой хугацаанд ижил хурдтайгаар хөдөлнө. Үүний үр дүнд зорчигч урагш бөхийх эсвэл унах болно. Өөрөөр хэлбэл, шалан дээрх үрэлтийн хүчээр унтарсан хөлний инерцийн момент нь биеийн бусад цэгүүдээс хамаагүй бага байх болно. Эсрэг зураг нь автобус эсвэл трамвайны машины хурд огцом нэмэгдэхэд ажиглагдах болно.

Инерцийн моментийг энгийн массын бүтээгдэхүүнүүд (хатуу биеийн эдгээр цэгүүд) ба тэдгээрийн эргэлтийн тэнхлэгээс хол зайны квадраттай тэнцүү физик хэмжигдэхүүнээр томъёолж болно. Энэ тодорхойлолтоос харахад энэ шинж чанар нь нэмэлт хэмжигдэхүүн юм. Энгийнээр хэлбэл, материаллаг биеийн инерцийн момент нь түүний хэсгүүдийн ижил төстэй үзүүлэлтүүдийн нийлбэртэй тэнцүү байна: J=J1 + J2 + J 3 + …

Бөмбөгний инерцийн момент
Бөмбөгний инерцийн момент

Нарийн төвөгтэй геометрийн биетүүдийн энэ үзүүлэлтийг туршилтаар олсон. тооцохбие махбодийн янз бүрийн сегментүүдэд массын ялгаа гэж нэрлэгддэг өөр өөр цэгүүдэд нэг төрлийн бус байж болох объектын нягтрал зэрэг хэт олон физик параметрүүдийг харгалзан үзэх. Үүний дагуу стандарт томъёо энд тохирохгүй байна. Жишээлбэл, тодорхой радиустай, жигд нягтралтай, төвийг нь дайран өнгөрөх эргэлтийн тэнхлэгтэй цагирагны инерцийн моментийг дараах томъёогоор тооцоолж болно: J=mR2. Гэхдээ ийм байдлаар бүх хэсэг нь өөр өөр материалаар хийгдсэн цагирагны хувьд энэ утгыг тооцоолох боломжгүй болно.

Мөн хатуу ба нэгэн төрлийн бүтэцтэй бөмбөлгийн инерцийн моментийг J=2/5mR2 томъёогоор тооцоолж болно. Хоёр зэрэгцээ эргэлтийн тэнхлэгтэй харьцуулахад биетүүдийн хувьд энэ үзүүлэлтийг тооцоолохдоо нэмэлт параметрийг томъёонд оруулсан болно - тэнхлэгүүдийн хоорондох зайг a үсгээр тэмдэглэнэ. Эргэлтийн хоёр дахь тэнхлэгийг L үсгээр тэмдэглэнэ. Жишээлбэл, томьёо нь дараах байдлаар харагдаж болно: J=L + ma2.

Биеийн инерцийн хөдөлгөөн, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн мөн чанарыг судлах нарийн туршилтуудыг XVI-XVII зууны зааг дээр Галилео Галилей анх хийсэн. Тэд цаг үеэсээ түрүүлж байсан агуу эрдэмтэнд физик биетүүд дээр ажиллаж байгаа бусад биетүүд байхгүй үед дэлхийтэй харьцуулахад тайван байдал эсвэл шулуун хөдөлгөөнийг хадгалах үндсэн хуулийг тогтоох боломжийг олгосон. Инерцийн хууль нь тухайн үед бүрэн бүрхэг, тодорхойгүй, бүрхэг хэвээр байсан механикийн физикийн үндсэн зарчмуудыг тогтоох эхний алхам болсон юм. Дараа нь Ньютон хөдөлгөөний ерөнхий хуулиудыг боловсруулсанбиетүүд, тэдгээрийн дотор инерцийн хууль багтсан.

Зөвлөмж болгож буй: