Зміст
Кожен об'єкт, який має масу у Всесвіті, має інерційні навантаження. Все, що має масу, має інерцію. Інерція - це опір зміні швидкості і стосується першого закону руху Ньютона.
Розуміння інерції із законом руху Ньютона
Перший закон руху Ньютона говорить, що предмет у спокої залишається в спокої, якщо діяти не зрівноваженою зовнішньою силою. Об'єкт, що зазнає руху постійної швидкості, залишатиметься в русі, якщо діяти не зрівноваженою зовнішньою силою (наприклад, тертям).
Перший закон Ньютона також називається " закон інерції. Інерція - це опір зміні швидкості, а це означає, що чим більше інерції об'єкт, тим складніше викликати значну зміну його руху.
Формула інерції
У різних предметів є різні інерційні моменти. Інерція залежить від маси, радіусу чи довжини предмета та осі обертання. Далі вказуються деякі рівняння для різних об’єктів при розрахунку інерції навантаження, для простоти вісь обертання буде приблизно центром об'єкта або центральною віссю.
Обруч навколо центральної осі:
I = MR2
Де Я момент інерції, М - це маса, і R - радіус об’єкта.
Кільцевий циліндр (або кільце) щодо центральної осі:
I = 1 / 2М (R12+ R22)
Де Я момент інерції, М маса, R1 - радіус зліва від кільця, і _R2 _ це радіус праворуч від кільця.
Твердий циліндр (або диск) щодо центральної осі:
I = 1 / 2МР2
Де Я момент інерції, М - це маса, і R - радіус об’єкта.
Енергія та інерція
Енергія вимірюється в джоулях (Дж), а момент інерції вимірюється в кг х м2 або кілограми, помножені на квадратні метри. Хороший спосіб зрозуміти взаємозв'язок між моментом інерції та енергією - через фізичні проблеми:
Обчисліть момент інерції диска, який має кінетичну енергію 24400 Дж при обертанні 602 об / хв.
Перший крок у вирішенні цієї проблеми - перетворення 602 об / хв в одиниці СІ. Для цього потрібно перетворити 602 об / хв в rad / s. За одне повне обертання кола дорівнює 2π рад, що становить один оборот і 60 секунд за хвилину. Пам'ятайте, що одиниці повинні скасувати, щоб отримати rad / s.
602 об / хв х 2_π / 60-х = 63 рад / с_
Момент інерції для диска, як показано в попередньому розділі I = 1 / 2МР2
Оскільки цей об’єкт обертається і рухається, колесо має кінетичну енергію або енергію руху. Рівняння кінетичної енергії таке:
KE = 1 / 2Iw2
Де КЕ - кінетична енергія, Я - момент інерції, і ш - кутова швидкість, яка вимірюється в рад / с.
Підключіть 24 400 Дж для кінетичної енергії та 63 рад / с для кутової швидкості в рівняння кінетичної енергії.
24,400 = 1 / 2I (63 рад / с2 )2
Помножте обидві сторони на 2.
48 800 J = I (63 рад / с2 )2
Накресліть кутову швидкість з правого боку рівняння і розділіть на обидві сторони.
48 800 Дж / 3969 рад2/ с4 = Я
Тому момент інерції такий:
I = 12,3 кгм2
Інерційне навантаження
Інерційне навантаження або Я може бути обчислена залежно від типу об'єкта та осі обертання. Більшість об’єктів, які мають масу та деяку довжину чи радіус, мають інерційний момент. Подумайте про інерцію як опір змінам, але цього разу зміна - швидкість. Шківи, які мають велику масу і дуже великий радіус, матимуть дуже високий інерційний момент. Щоб запустити шків, може знадобитися багато енергії, але після того, як він почне рухатися, зупинити інерційне навантаження буде важко.