Momenti i inercisë. Disa detaje të mekanikës së trupit të ngurtë

Momenti i inercisë. Disa detaje të mekanikës së trupit të ngurtë
Momenti i inercisë. Disa detaje të mekanikës së trupit të ngurtë
Anonim

Një nga parimet bazë fizike të bashkëveprimit të trupave të ngurtë është ligji i inercisë, i formuluar nga i madhi Isak Njutoni. Ne e hasim këtë koncept pothuajse vazhdimisht, pasi ai ka një ndikim jashtëzakonisht të madh në të gjitha objektet materiale të botës sonë, përfshirë njerëzit. Nga ana tjetër, një sasi e tillë fizike si momenti i inercisë është i lidhur pazgjidhshmërisht me ligjin e përmendur më sipër, duke përcaktuar forcën dhe kohëzgjatjen e ndikimit të saj në trupat e ngurtë.

Momenti i inercisë
Momenti i inercisë

Nga pikëpamja e mekanikës, çdo objekt material mund të përshkruhet si një sistem pikash i pandryshueshëm dhe i strukturuar qartë (i idealizuar), distancat e ndërsjella midis të cilave nuk ndryshojnë në varësi të natyrës së lëvizjes së tyre. Kjo qasje bën të mundur llogaritjen e saktë të momentit të inercisë së pothuajse të gjithë trupave të ngurtë duke përdorur formula të veçanta. Një nuancë tjetër interesante këtu ështëFakti që çdo lëvizje komplekse, që ka trajektoren më të ndërlikuar, mund të përfaqësohet si një grup lëvizjesh të thjeshta në hapësirë: rrotulluese dhe përkthimore. Kjo gjithashtu e bën jetën shumë më të lehtë për fizikantët kur llogaritin këtë sasi fizike.

Momenti i unazës së inercisë
Momenti i unazës së inercisë

Për të kuptuar se cili është momenti i inercisë dhe cili është ndikimi i tij në botën përreth nesh, është më e lehtë të përdoret shembulli i një ndryshimi të mprehtë të shpejtësisë së një automjeti pasagjerësh (frenimi). Në këtë rast, këmbët e një pasagjeri në këmbë do të tërhiqen nga fërkimi në dysheme. Por në të njëjtën kohë, nuk do të ketë asnjë goditje në bust dhe kokë, si rezultat i së cilës ata do të vazhdojnë të lëvizin me të njëjtën shpejtësi të specifikuar për disa kohë. Si rezultat, pasagjeri do të përkulet përpara ose do të bjerë. Me fjalë të tjera, momenti i inercisë së këmbëve, i shuar nga forca e fërkimit në dysheme, do të jetë dukshëm më i vogël se pjesa tjetër e pikave të trupit. E kundërta do të vërehet me një rritje të mprehtë të shpejtësisë së një autobusi ose tramvaji.

Momenti i inercisë mund të formulohet si një sasi fizike e barabartë me shumën e produkteve të masave elementare (ato pika individuale të një trupi të ngurtë) dhe katrorin e distancës së tyre nga boshti i rrotullimit. Nga ky përkufizim rezulton se kjo karakteristikë është një sasi shtesë. E thënë thjesht, momenti i inercisë së një trupi material është i barabartë me shumën e treguesve të ngjashëm të pjesëve të tij: J=J1 + J2 + J 3 + …

Momenti i inercisë së topit
Momenti i inercisë së topit

Ky tregues për trupat me gjeometri komplekse gjendet në mënyrë eksperimentale. llogari permarrin parasysh shumë parametra të ndryshëm fizikë, duke përfshirë dendësinë e një objekti, i cili mund të jetë johomogjen në pika të ndryshme, gjë që krijon të ashtuquajturën diferencë të masës në segmente të ndryshme të trupit. Prandaj, formulat standarde nuk janë të përshtatshme këtu. Për shembull, momenti i inercisë së një unaze me një rreze të caktuar dhe densitet uniform, që ka një bosht rrotullimi që kalon nëpër qendrën e saj, mund të llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme: J=mR2. Por në këtë mënyrë nuk do të jetë e mundur të llogaritet kjo vlerë për një rrathë, të gjitha pjesët e së cilës janë bërë nga materiale të ndryshme.

Dhe momenti i inercisë së një topi me strukturë të fortë dhe homogjene mund të llogaritet me formulën: J=2/5mR2. Kur llogaritet ky tregues për trupat në lidhje me dy akset paralele të rrotullimit, një parametër shtesë futet në formulë - distanca midis akseve, e shënuar me shkronjën a. Boshti i dytë i rrotullimit shënohet me shkronjën L. Për shembull, formula mund të duket kështu: J=L + ma2.

Eksperimente të kujdesshme mbi studimin e lëvizjes inerciale të trupave dhe natyrës së ndërveprimit të tyre u bënë për herë të parë nga Galileo Galilei në kapërcyellin e shekujve XVI dhe XVII. Ata i lejuan shkencëtarit të madh, i cili ishte përpara kohës së tij, të vendoste ligjin bazë për ruajtjen nga trupat fizikë të një gjendje pushimi ose lëvizjeje drejtvizore në lidhje me Tokën në mungesë të trupave të tjerë që vepronin mbi to. Ligji i inercisë u bë hapi i parë në vendosjen e parimeve themelore fizike të mekanikës, të cilat në atë kohë ishin ende plotësisht të paqarta, të paqarta dhe të paqarta. Më pas, Njutoni, duke formuluar ligjet e përgjithshme të lëvizjestrupat, duke përfshirë midis tyre ligjin e inercisë.

Recommended: