Inerces moments. Dažas detaļas par stingrās virsbūves mehāniku

Inerces moments. Dažas detaļas par stingrās virsbūves mehāniku
Inerces moments. Dažas detaļas par stingrās virsbūves mehāniku
Anonim

Viens no cieto ķermeņu mijiedarbības fiziskajiem pamatprincipiem ir izcilā Īzaka Ņūtona formulētais inerces likums. Ar šo jēdzienu sastopamies gandrīz pastāvīgi, jo tam ir ārkārtīgi liela ietekme uz visiem mūsu pasaules materiālajiem objektiem, arī uz cilvēkiem. Savukārt tāds fizikāls lielums kā inerces moments ir nesaraujami saistīts ar iepriekš minēto likumu, kas nosaka tā ietekmes spēku un ilgumu uz cietiem ķermeņiem.

Inerces moments
Inerces moments

No mehānikas viedokļa jebkuru materiālu objektu var raksturot kā nemainīgu un skaidri strukturētu (idealizētu) punktu sistēmu, kuru savstarpējie attālumi nemainās atkarībā no to kustības rakstura. Šī pieeja ļauj precīzi aprēķināt gandrīz visu cieto ķermeņu inerces momentu, izmantojot īpašas formulas. Vēl viena interesanta nianse šeit irfakts, ka jebkuru kompleksu, kam ir vissarežģītākā trajektorija, kustību var attēlot kā vienkāršu kustību kopumu telpā: rotācijas un translācijas. Tas arī ievērojami atvieglo fiziķu dzīvi, aprēķinot šo fizisko daudzumu.

Gredzena inerces moments
Gredzena inerces moments

Lai saprastu, kas ir inerces moments un kāda ir tā ietekme uz apkārtējo pasauli, visvieglāk ir izmantot piemēru par krasām vieglā transportlīdzekļa ātruma izmaiņām (bremzēšanu). Šajā gadījumā stāvoša pasažiera kājas tiks vilktas līdzi berzes dēļ uz grīdas. Bet tajā pašā laikā uz rumpi un galvu netiks izdarīts nekāds trieciens, kā rezultātā tie kādu laiku turpinās kustēties ar tādu pašu noteikto ātrumu. Rezultātā pasažieris noliecas uz priekšu vai nokritīs. Citiem vārdiem sakot, kāju inerces moments, ko dzēš berzes spēks uz grīdu, būs ievērojami mazāks nekā pārējiem ķermeņa punktiem. Pretēja aina būs vērojama, strauji palielinoties autobusa vai tramvaja automašīnas ātrumam.

Inerces momentu var formulēt kā fizisku lielumu, kas vienāds ar elementārmasu (to atsevišķo cietā ķermeņa punktu) reizinājumu un to attāluma no griešanās ass kvadrātu. No šīs definīcijas izriet, ka šis raksturlielums ir piedevas daudzums. Vienkārši sakot, materiāla ķermeņa inerces moments ir vienāds ar tā daļu līdzīgu rādītāju summu: J=J1 + J2 + J 3 + …

Bumbiņas inerces moments
Bumbiņas inerces moments

Šis rādītājs sarežģītas ģeometrijas ķermeņiem ir atrasts eksperimentāli. kontuņem vērā pārāk daudz dažādu fizisko parametru, tostarp objekta blīvumu, kas dažādos punktos var būt neviendabīgs, kas rada tā saukto masas starpību dažādos ķermeņa segmentos. Attiecīgi standarta formulas šeit nav piemērotas. Piemēram, inerces momentu gredzenam ar noteiktu rādiusu un vienmērīgu blīvumu, kura griešanās ass iet caur tā centru, var aprēķināt, izmantojot šādu formulu: J=mR2. Bet šādā veidā nebūs iespējams aprēķināt šo vērtību stīpai, kuras visas daļas ir izgatavotas no dažādiem materiāliem.

Un cietas un viendabīgas struktūras lodītes inerces momentu var aprēķināt pēc formulas: J=2/5mR2. Aprēķinot šo rādītāju ķermeņiem attiecībā pret divām paralēlām griešanās asīm, formulā tiek ievadīts papildu parametrs - attālums starp asīm, kas apzīmēts ar burtu a. Otro rotācijas asi apzīmē ar burtu L. Piemēram, formula var izskatīties šādi: J=L + ma2.

Pirmo reizi sešpadsmitā un septiņpadsmitā gadsimta mijā Galileo Galilejs veica rūpīgus eksperimentus par ķermeņu inerciālās kustības un to mijiedarbības rakstura izpēti. Viņi ļāva lieliskajam zinātniekam, kurš apsteidza savu laiku, noteikt pamatlikumu par to, kā fiziskie ķermeņi saglabā miera stāvokli vai taisnas kustības attiecībā pret Zemi, ja uz tiem neiedarbojas citi ķermeņi. Inerces likums kļuva par pirmo soli mehānikas fizisko pamatprincipu nodibināšanā, kas tolaik vēl bija pilnīgi neskaidri, neskaidri un neskaidri. Pēc tam Ņūtons, formulējot vispārīgos kustības likumusķermeņi, starp tiem iekļaujot inerces likumu.

Ieteicams: