Момент инерции это простыми словами: Ваш браузер не поддерживается

Что такое инерция

Содержание статьи:

• 1 О понятии инерции простыми словами
• 2 Инертность
• 3  Зависимость инерции от веса
• 4 Последствия закона инерции
• 5 Момент инерции

О понятии инерции простыми словами

Из практики инерция хорошо известна всем нам. Велосипед катится по инерции, стоит придать ему скорость, автомобиль продолжает движение на холостых оборотах – до остановки пройдёт некоторое время. Тяжёлый поезд может проехать много километров без применения силы тяги, если ранее он уже набрал скорость. Всё это является примерами инерции на практике.

Откуда появляется инерция? Зависит от ли она от веса? Что происходит, если все силы, действующие на тело, находятся в равновесии? Об этом разберёмся в этой статье. Об инерции попробуем рассказать только простыми словами, чтобы не умудрять читателей сложными формулами и вычислениями.

Спросите у себя

• Что это значит: «тело в покое»?
• Что такое движение?
• Что такое инерция?
• Что произойдет с монетой, если мы резко вытащим бумагу из-под нее? Чем это вызвано?
• Почему суп проливается из тарелки, когда вы несёте ее слишком быстро?

Инертность

Инерция является свойством массовых тел (тел с массой), которые остаются в состоянии покоя перед внешним физическим действием, т. е. если на тело не действуют внешние силы. В механике мы можем описать инерцию как способность тела не изменять направление или скорость движения относительно эталонной системы. Если действующие силы находятся в равновесии (т.е. скомпенсированы), тело остается в исходном состоянии. Величина инерции напрямую зависит от веса тела.

Из практики мы знаем, что сила должна быть применена к инвалидной коляске для её перемещения. Для удара на мяч для гольфа необходимо воспользоваться клюшкой, а для велосипедиста его управляющий должен начать крутить педали, тем самым придавая педалями силу. Пока силы на тело скомпенсированы, оно остаётся в покое.

Таким образом: каждое тело остается в относительном состоянии, когда оно не перемещается силой другого тела.

Инвалидное кресло двигается дальше, если уже находится в движении, даже когда вы перестаёте его толкать, мяч для гольфа летит дальше, хотя он не соприкасается с клюшкой, велосипед едет, даже когда велосипедист перестаёт крутить педали. В общем, можно сделать еще один вывод: если иные тела не воздействуют силой на тело, оно остается в равномерном прямолинейном движении.

 Зависимость инерции от веса

Всё-таки мы знаем, что инвалидная коляска останавливается, и велосипедист (если он не крутит педали) также будет постепенно останавливаться, что вызвано силой сопротивления воздуха и силой трения. Силовой эффект не только изменяет скорость, но и ее направление.

Теперь можно сформулировать 1-й закон Исаака Ньютона, что рассказывает о важном понятии физики – инерции. Вот почему его часто называют также законом инерции: если на тело не воздействуют силы или их воздействие уравновешено, то такое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Другими словами: если тело ничто не заставляет двигаться, оно движется без ускорения.

Тело остается спокойным или движется равномерно прямо, если внешняя сила не заставляет это направление меняться. Мы должны учитывать случаи инерции, особенно когда мы быстро двигаемся или двигаем очень массивные тела.

Инерция тел на практике

1. В автобусе мы сохраняем равновесие, но отклоняемся в противоположном направлении при старте движения.
2. Инерция тел в движении – внезапное торможение тел, резкое изменение направления скорости.

Если автобус резко останавливается, мы отклоняемся в направлении его движения. Точно так же (если мы не держимся или сидим), мы отклоняемся, если автобус входит в «резкий» поворот.

Последствия закона инерции

• Если мы несём тарелку с супом, мы должны нести её осторожно, а не быстро бежать с ней.
• Когда автомобиль тормозит – неподвижные пассажиры отклоняются вперёд.

Нужно обратить внимание на применение закона инерции для тяжёлых тел:

• Скоростной поезд должен начинать тормозить далеко заранее до станции.
• Большие грузовые суда
  – танкеры – останавливают ход при заходе в гавань, в движении им помогают буксиры.

Момент инерции

При вращающемся движении твердого тела вокруг неподвижной оси, точки тела окружности центрируются по оси вращения. Движение угловой скорости w одинаково для всех точек тела, величины отдельных точек прямо пропорциональны их расстоянию от оси вращения. Вычисляется кинетическая энергия обруча радиуса r, вращающегося вокруг центра

Так же, так как нам нужно больше энергии для перемещения более массивного тела, нам нужно больше энергии, чтобы поместить тело с большим моментом инерции во вращательное движение.

Если у нас есть два колеса одинакового веса, они имеют одинаковую инерцию, если они выполняют только скользящее движение. Однако они не имеют одинакового момента инерции, так как они зависят от распределения веса колеса.

Поделитесь статьёй в социальных сетях:

Инерция в физике – виды, формулы и определения с примерами

Причины инертности

Данное качество может быть врождённым, воспитанным или даже социально обусловленным. В качестве основных причин инертности психологи называют такие факторы как:

• Темперамент. Биологически обусловленной (то есть врождённой) можно считать инертность, характерную для флегматиков. От природы люди, наделённые флегматическим темпераментом, очень спокойны. Они не любят резких перемен и суеты, редко проявляют инициативу. Выбирая спокойную и безмятежную обстановку, они предпочтут провести вечер дома за чтением книги. Такой отдых полностью их устраивает.
• Лень. Сначала человек просто ленится и отлынивает от работы. Потом он становится всё более инертным и безынициативным, и это превращается для него в естественный образ жизни. В таком случае нужно сначала избавиться от лени, и только после этого можно будет побороть инертность.
• Воспитание. Если родители наказывают ребёнка за любое проявление инициативы, постоянно используя фразы «Не смей!», «Не делай так!», «Не лезь!» и подобные им, он имеет все шансы вырасти инертной личностью.
• Социальные стереотипы. К примеру, даже в современном мире во многих странах считается, что женщина должна заниматься бытовыми вопросами, вместо того чтобы работать и строить карьеру. Кто-то игнорирует эти стереотипы, а кто-то охотно им поддаётся и не стремится реализоваться в профессии. То есть, когда человек покорно делает то, что навязывает ему общество или ближайшее окружение – это тоже инертность.

Пестициды

Федеральный закон США о Инсектицидах, Фунгицидах и Родентицидах (англ. )русск. делит ингредиенты в пестицидах на две группы: активные и инертные. Химически инертные, в этом контексте, это такие, которые не оказывают токсического влияния на определённые виды, для защиты которых предназначены пестициды, но это не исключает, что они всё ещё могут иметь биологическую активность на другие виды, в том числе, могут быть токсичны для человека. В частности, растворители, пропелленты, консерванты, кроме прочего, считаются инертными ингредиентами (англ.)русск. в пестицидах.

Начиная с 1997 года, Агентство по охране окружающей среды США рекомендовало производителям пестицидов маркировать неактивные ингредиенты

как «прочие ингредиенты», а не «инертные», чтобы предотвратить дезинформацию общественности..

В русскоязычной литературе термин инертность используется в работах по пестицидам , биотехнологиям, а также в официальных инструкциях препаратов, например «Агропол».

Инертные люди — кто они?

Все люди разные и имеют разные свойства нервной системы. Каждый в чём-то силён и в чём-то плох. Откуда это? Существуют различные типы людей: сильный неуравновешенный, сильный уравновешенный инертный, сильный уравновешенный подвижный, слабый (по Павлову). Приведённые свойства нервной системы могут быть как врождёнными, так и приобретёнными. В данной статье речь пойдёт про инертность человека.

Определение инертности

Итак, инертность – что это такое? Так называется свойство нервной системы, при котором человек крайне медленно втягивается в работу и постепенно выходит из неё. Очень часто инертность сопровождается такими качествами, как апатия – безразличие как к себе, так и другим людям, отставание в развитии (что наблюдается очень часто). Инертность свойственна флегматикам. Инертные люди стрессоустойчивы, размерено тратят свою энергию, но могут заниматься одним делом хоть весь день. Если таких дел три, то флегматик должен заранее знать об этом, чтобы распределить на них свои силы.

Инертные люди

Кто же такой инертный человек? Это тип, не проявляющий инициативы во всех сферах жизни. Такие люди всегда занимают пассивную позицию, они бездеятельны, словно плывут по течению, не хотят что-либо менять в своей жизни, они боятся рисковать, перекладывая всю ответственность на другого. Так же люди, которым приписывается инертный тип, пытаются всё время себя застраховать даже от мельчайшей ошибки при решении проблем, тем самым замедляя ход своих действий. Ни в коем случае нельзя путать депрессию и данную особенность нервной системы, так как депрессия – это психическое расстройство.

Причины

Почему же человек инертен? Врождённое ли это качество или приобретённое? Данное свойство происходит от лени и нерешительности. Человек просто не выполняет намеченные планы при отсутствии объективных причин, на основании этого можно сказать, что инертность имеет как личностную, так и социальную значимость.

Преодоление

Как правило, нерешительность происходит от заниженной самооценки. Следовательно, чтобы преодолеть этот недуг, надо постоянно повышать человеку самооценку, говорить ему о том, что всё получится. Если же критиковать, то критиковать надо так, чтобы инертные люди могли взглянуть со стороны на возникшую проблему. Строго запрещается угнетать таких людей, так как их отношение к неаргументированной критике не всегда предсказуемо.

Личное преодоление инертности

1. Таким людям нужно браться за то дело, в котором они хорошо разбираются и поступать на ту работу, в которой они «гуру». Принцип «физик среди химиков» — тогда другие будут обращаться к нему за помощью.
2. При отсутствии идей у таких людей им будет полезно примкнуть к человеку, который одержим своей мечтой. У него можно будет многому поучиться.
3. Если жизнь преподносит трудности, не стоит от них отгораживаться – нужно всё взвесить и, действовать. После того как проблема решена, лучше снова всё взвесить и проверит,ь совпал ли результат с ожидаемой реальностью.
4. В речи часто употреблять эмоциональные выражения: «как прекрасно», «чудесный день». Бывает такое, что чувства приходят со словами.

Немного теплоты

В заключение можно сказать, что инертность — это не болезнь, а особенность нервной системы. Все темпераменты разные, но они способны сочетаться. В случае же с типом нервной системы всё по-другому, можно быть таким или таким. Что же касается лени, то с ней надо бороться, как и со страхом, который порождает нерешительность. Безусловно, каждый тип личности по-своему хорош, как и тип нервной системы, но нет ничего идеального. Помните, инертные люди очень нуждаются в эмоциональной поддержке, поэтому, если среди ваших знакомых есть таковые, будет неплохо периодически его подбадривать теплыми словами.

fb.ru

Что такое инертность?

Инертность – это неспособность быстро приниматься за дело или переключаться между разными видами деятельности. Обычно инертному человеку требуется какое-то время на то, чтобы подготовиться и «раскачаться», прежде чем он сможет приступить к делу. После этого он может работать вполне эффективно и продуктивно, но только до того момента, когда ему снова придётся переключаться на другой вид деятельности.

В быту инертность проявляется в том, что индивид очень неохотно меняет обстоятельства своей жизни. Он не только не стремится привнести в неё что-то новое самостоятельно, но и всячески сопротивляется переменам, приходящим извне. Это не значит, что у него полностью отсутствует стремление к развитию. Скорее он просто боится, что не сможет проконтролировать ситуацию, если она резко начнёт меняться. Поэтому он предпочитает стабильность.

Большая проблема инертного человека заключается в том, что он плохо ощущает течение времени и не умеет адекватно оценивать сроки, которые ему потребуются для решения определённых задач. Поэтому он постоянно переносит и отменяет планы, снова и снова откладывает важные дела, впадая из-за этого в прокрастинацию. За счёт накопившегося «вороха» невыполненных дел инертная личность тратит много времени и сил на их осмысление.

Что такое инертность

Фото автора Klaus Nielsen: Pexels

Если прочитать это список личных качеств, то больше никаких определений инертности и искать не надо. Инициативы у подобной личности не рождаются, никакая даже самая интересная, перспективная для карьеры деятельность её не волнует. Шанс построить теплые отношения с партнёром за ненужностью будет выброшен на свалку душевного мусора.

Ну, к чему себя любимую/любимого утруждать, если можно безмятежно полениться, засунуть голову в песок подобно страусу, уйти подальше от происшествий и проблем на тихих «мягких лапках», пущай другие отдуваются.

Об инертности с точки зрения психологии мы с тобой сейчас поговорим подробнее. Даже если сама ты сплошная «ходячая активность», «зажигалка» и «двигатель прогресса», подобный типаж личности может присутствовать в твоём окружении и знания о том, как с ним общаться, в копилке личного опыта не станут лишними.

Момент инерции

Инерция проявляется не только для прямолинейного движения, но и при вращении тел. В двигателе есть специальное устройство – маховик (на рисунке справа маховик покрашен темно-серым цветом и имеет зубчики). Инерция его вращения помогает работать двигателю нормально. Энергия расширяющихся газов при воспламенении топлива толкает поршень вниз, а затем ему нужно идти вверх, выталкивая продукты сгорания. Без маховика поршень не смог бы провернуть коленвал без рывков. Двигатель без маховика заглохнет.

Ну а со спинерами и волчками знакомы многие.

Вот только в приведенных примерах форма тела не меняется. А изменится ли инертность тела при изменении его формы?

Вращение на фигурном катании

Многие могут вспомнить фигурное катание. Масса тела фигуриста за выступление не меняется. Но его скорость вращения мгновенно увеличивается, стоит прижать руки и ноги, и вытянуться в струнку. Т.е. при уменьшении радиуса тела скорость вращения увеличивается. Т.е. инертность тела должна уменьшиться? Давайте разбираться.

Вернемся к формулам. Скорость вращающегося тела описывается как произведение угловой скорости (омега) на радиус:

Скорость вращающегося тела

При этом кинетическая энергия вращающегося тела примет вид:

Синим цветом выделено произведение массы тела на радиус в квадрате. Эта величина называется моментом инерции вращающегося тела и обозначается латинской буквой I (и).

Мерой инертности вращающего тела выступает момент инерции, который зависит от массы тела и расстояния этой массы от центра вращения.

Представим, что девочка не только вращает груз над собой, но и идет. Тогда полная кинетическая энергия девочки с грузом примет вид:

Первая часть описывает кинетическую энергию двигающейся прямолинейно с некоторой скоростью девочки с грузом, а вторая – кинетическую энергию вращающегося груза. Полная кинетическая энергия — это сумма энергии прямолинейно движущегося тела и энергии вращающегося тела. Точно так же кинетическая энергия будет рассчитываться для движущегося по столу раскрученного волчка или съезжающего с наклонной плоскости цилиндра.

Так как вращающееся тело может иметь форму, отличную от точки или маленького шарика, то и формула момента инерции для более точных расчетов может принимать разный вид.

Некоторые формулы для расчета момента инерции для тел разной формы

Пример.

Цилиндры одинаковой массы (m1 = m2), но разного радиуса (r₁ < r₂), скатываются с горки высотой h. Какой цилиндр скатится быстрее? Какое из тел обладает меньшей инертностью?

Цилиндры одинаковой массы, но разного радиуса, скатываются с горки высотой h

В верхней точке кинетическая энергия обоих цилиндров будет равна нулю, так как скорость равна нулю. Потенциальная энергия будет одинаковой и максимальной.

Потенциальная и кинетическая энергия 1 и 2 цилиндра верхней точке

При скатывании цилиндров по закону сохранения энергии потенциальная энергия переходит в кинетическую и в самой нижней точке будет равна нулю, так как высота равна нулю. А кинетическая энергия в нижней точке будет складываться из поступательной кинетической энергии и кинетической энергии вращающегося тела и у обоих тел также будет одинаковой, так как их потенциальные энергии были равны.

Кинетическая энергия первого и второго цилиндра в нижней точке

Но так как радиус первого тела меньше второго, то и момент инерции первого тела меньше второго и будет справедливо:

Тогда для кинетической энергии поступательного движения будет справедливо отношение:

Следовательно, скорость первого цилиндра должна быть выше скорости второго, и он скатится быстрее. Так как мерой инертности вращающегося тела является момент инерции, то первое тело с меньшим радиусом и меньшим моментом инерции будет обладать меньшей инертностью, чем второе. Разогнаться под действием каких-либо сил (силы тяжести) такому телу проще.

Что делать, если он оказался рядом?

Так как понять, что перед вами оказался именно такой человек? Инертного человека можно узнать по его поведению, по его поступкам. Он довольно тяжёлый на подъем и для того, чтобы приступить к выполнению какого-либо дела ему нужно настроиться, раскачаться. Такой человек «летает в пространстве», он ко всему апатичен и ни о чем не переживает. Инертное состояние заставляет его чувствовать равнодушие к происходящему вокруг себя. Таким людям легко живётся. Они, пережив стрессовую ситуацию, быстро забывают о происходящем и не мучают себя воспоминаниями, в отличие от активных людей.

Если им поручить какую-то работу и всё разъяснить пошагово, то будьте уверены – они справятся с ней идеально. Но ни в коем случае не стоить давить на таких людей и торопить их с ответом. Вы ничего от них не добьётесь, а только наоборот усугубите ситуацию. Они должны в первую очередь сами разобраться во всём и, когда будут готовы, выдадут вам ожидаемый результат.

Отношения с таким человеком могут быть весьма тяжёлые. Если это инертный мужчина, с которым вы живете вместе, но совсем не чувствуете его рядом, то не стоит резко браться за его перевоспитание. Нужно всё хорошо обдумать, взвесить все плюсы и минусы, но и не забыть про себя. Если вы начнёте предъявлять своему мужчине претензии в том, что он такой-сякой, он обязательно предъявит, что-нибудь вам и ситуация примет характер замкнутого круга упреков.

Поэтому я советую вам начать с себя. Вспомните, был ли он таким в начале ваших отношений, возможно его инертность и стала в тот момент привлекательной чертой характера для вас. Я знаю многих девушек, которые предпочитают спокойных партнеров. Но когда спустя время, вы замечаете, что его спокойствие и бездействие проявляется буквально во всем, это действительно становится проблемой.

Поэтому для начала необходимо поговорить о волнующей вас теме с избранником. Не нужно делать резких заявлений и высказываний в его адрес: он может просто не понять вас. Если толком поговорить не получается, на помощь придет статья “Как настаивать на разговоре”. Когда же вы выясните, в чём причина апатичности, станет намного легче. И тогда уже можно будет принимать какие-то совместные решения для устранения напряжения между вами.

Если же в отношениях оказалась инертной женщина, то это тоже чревато проблемами. Да, в начале отношений, кажется, что лучше и быть не может, но через время неинтересно с таким человеком. Женщина становится скучной, у неё отсутствует своё мнение, она часто реагирует молча на те или иные обстоятельства, со всем соглашается. Вы, наверное, скажете, что это просто мечта любого мужчины! Но поверьте, так, кажется только со стороны. Люди не могут жить без эмоций, переживаний, волнений. Конечно, лучше, когда они приятные, но в любом случае они должны присутствовать в жизни человека.

Что это такое

Инертные люди выглядят бездеятельными и безучастными, нередко их обвиняют в отсутствии мотивации и стремления к развитию. Однако источники подобного проявления вызывает инертность мышления, а не проблематика мотивации.

Неспособность к быстрому переключению приводит к тому, что намеченные планы всегда переносятся, иногда до такого дальнего срока, что вообще отменяются. Потребность выполнения какой-то задачи часто становится несвоевременной или разросшейся до масштабов проблем вследствие низкой скорости переключаемости процессов. Инертной личности требуется время на понимание новой деятельности, выработки новой стратегии поведения и попыток оставить все по-прежнему.

Мотивов своевременного выполнения практически нет, потому что ведущим стремлением является сохранение максимальной статичности в своей жизни. В ежедневных делах инертность также создает немало трудностей, поскольку чтобы начать работать тратится много времени на регулировку своих процессов и настройку на определенную деятельность.

Страдает и личная жизнь от подобной инертности, ведь после рабочего дня человек морально и психологически далеко не сразу возвращается домой, несмотря на его физическое присутствие

Такие люди могут обдумывать рабочий проект за семейным ужином не в силу его важности или проблемности, а просто, потому что их мозг еще не настроился на пребывание дома

Спутниками инертности всегда являются лень, равнодушие и низкая концентрация внимания

Важность имеют задачи, ставшие не актуальными, а отвлекаемость часто на вещи, не имеющие отношения к конкретному текущему моменту. Лень же при инертности вызвана низкой мыслительной производительностью и недостатком общей психической энергии. Такие люди тратят силы на сдерживание ситуации, избегание изменений, поддержание прошлого способа действий, тогда как обычно самой эффективной стратегией является поддержка изменений

Такие люди тратят силы на сдерживание ситуации, избегание изменений, поддержание прошлого способа действий, тогда как обычно самой эффективной стратегией является поддержка изменений.

История[править | править код]

Древнегреческие учёные, судя по дошедшим до нас сочинениям, размышляли о причинах совершения и прекращения движения. В «Физике» Аристотеля (IV век до н. э.) приводится такое рассуждение о движении в пустоте:

Однако сам Аристотель считал, что пустота в природе не может существовать, и в другом его труде, «Механике», утверждается:

Наблюдения действительно показывали, что тело останавливалось при прекращении действия толкающей его силы. Естественное противодействие внешних сил (сил трения, сопротивления воздуха и т. п.) движению толкаемого тела при этом не учитывалось. Поэтому Аристотель связывал неизменность скорости движения любого тела с неизменностью прилагаемой к нему силы.

Только через два тысячелетия Галилео Галилей (1564—1642) смог исправить эту ошибку Аристотеля. В своем труде «Беседы о двух новых науках» он писал:

Это суждение нельзя вывести непосредственно из эксперимента, так как невозможно исключить все внешние влияния (трение и т. п.). Поэтому, здесь Галилей впервые применил метод логического мышления, базирующийся на непосредственных наблюдениях и подобный математическому методу доказательства «от противного». Если наклон плоскости к горизонтали является причиной ускорения тела, движущегося по ней вниз, и замедления тела, движущегося по ней вверх, то, при движении по горизонтальной плоскости, у тела нет причин ускоряться или замедляться, и оно должно пребывать в состоянии равномерного движения или покоя.

Таким образом, Галилей просто и ясно доказал связь между силой и изменением скорости (ускорением), а не между силой и самой скоростью, как считал Аристотель и его последователи. Это открытие Галилея вошло в науку как Закон инерции. Надо отметить, что Галилей допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности (видимо, из астрономических соображений). В современном виде закон инерции сформулировал Декарт. Ньютон включил закон инерции в свою систему законов механики как первый закон.

Инерция – это движение тела под действием силы, которая преобразовалась в кинетическую энергию образующих массу тела атомов, и которая посредством обратного преобразования превратилась в силу, равную силе, препятствующей инерционному движению.

Со времён Ньютона и по ныне определение понятия «инерция движения» страдала проблемой появления силы сопротивления изменениям параметров инерционного движения тела.

Теперь эта проблема решена.

Как изменить скорость тела?

В прямолинейном равномерном движении все достаточно просто: тело движется с постоянной по величине и направлению скоростью. При неравномерном движении скорость тела меняется или по величине, или по направлению. Может одновременно меняться и величина и направление.

Каким же образом изменить скорость?

Пусть жестяная банка стоит на столбике. Необходимо сбить ее со столбика (т. е. изменить скорость банки). Вот несколько примеров выполнения задания:

• подойти и рукой скинуть;
• попасть в банку камнем или палкой;
• направить на нее струю воды из шланга;
• сбить воздушным потоком с помощью насоса;
• поднести к банке магнит.

Все предложенные способы верны. А что общего в этих примерах?

Общее то, что банка, находящаяся в покое, приобретает скорость: под действием другого тела или нескольких тел происходит изменение скорости.

Процесс этот взаимный, скорость будет меняться у обоих тел. Называется он взаимодействием. Но если у одного тела скорость возрастает, то у другого она уменьшается.

 

Если взаимодействуют одинаковые тела, то скорости их изменяются по величине одинаково, а по направлению – противоположно. На перемене столкнулись два шестиклассника, примерно одинакового веса. Они отлетят в разные стороны на одинаковые расстояния.

Но если небольшой шестиклассник столкнется с самым здоровым десятиклассником? После столкновения школьники разлетятся в разные стороны, но шестиклассник на большее расстояние, так как он легче десятиклассника.

Взаимодействовать могут и три, и четыре, и более тела одновременно. На бильярдном столе, например, нужно учитывать одновременно движение всех шаров, а не только тех двух, которые столкнулись первыми.

Нужно учитывать взаимодействие тела со всеми другими телами, вступающими с ним в контакт, и при решении основной задачи механики. Иначе полученный результат будет неверным.

Отправляя искусственный спутник с Земли к другим планетам, учитывают влияние на него небесных тел, рядом с которыми он будет пролетать. Такие задачи сегодня решают электронные вычислительные приборы.

Итак:

• причиной изменения скорости тел является взаимодействие их с другими телами;
• при взаимодействии скорость изменяется у обоих тел;
• в замкнутой системе тела изменять свою скорость не могут.

О понятии инерции простыми словами

Из практики инерция хорошо известна всем нам. Велосипед катится по инерции, стоит придать ему скорость, автомобиль продолжает движение на холостых оборотах – до остановки пройдёт некоторое время. Тяжёлый поезд может проехать много километров без применения силы тяги, если ранее он уже набрал скорость. Всё это является примерами инерции на практике.

Откуда появляется инерция? Зависит от ли она от веса? Что происходит, если все силы, действующие на тело, находятся в равновесии? Об этом разберёмся в этой статье. Об инерции попробуем рассказать только простыми словами, чтобы не умудрять читателей сложными формулами и вычислениями.

Спросите у себя

• Что это значит «тело в покое»?
• Что такое движение?
• Что такое инерция?
• Что произойдет с монетой, если мы резко вытащим бумагу из-под нее? Чем это вызвано?
• Почему суп проливается из тарелки, когда вы несёте ее слишком быстро?

Инерция

Рассмотрим простой опыт, проиллюстрированный на рисунке 1.

Рисунок 1. Движение тела в разных условиях

В нашем распоряжении небольшая горка, которую продолжает прямая поверхность, песок и тележка. Насыпаем песок недалеко от горки (рисунок 1, а). Запустим тележку. Скатившись с горки и уткнувшись в песок, тележка быстро остановится.

Теперь попробуем выровнять песок и снова запустить тележку.  На этот раз тележка пройдет большее расстояние, прежде чем остановиться (рисунок 1, б).

Полностью убрав песок с поверхности, повторим опыт (рисунок 1, в). Теперь тележка пройдет еще большее расстояние. Ее скорость будет уменьшаться, но гораздо медленнее – теперь препятствует ее движению только сила трения о поверхность. Также мы можем заметить, как от неравномерного движения (резкая остановка, движение по песку) движение тележки становится ближе к равномерному.

Итак, чем меньше действие другого тела на тележку, тем дольше сохраняется скорость ее движения и тем ближе оно к равномерному.

А если на тело не будут действовать никакие другие тела? Галилео Галилей (рисунок 2), благодаря своим опытам, установил, что в таком случае тело будет находиться или в покое, или двигаться равномерно и прямолинейно относительно Земли.

Рисунок 2. Галилео Галилей (1564-1642) – итальянский физик, астроном и математик, основатель экспериментальной физики

Здесь и появляется понятие инерции.

Термин произошел от лат. inertis – бездеятельный. Так называли людей, которые ничего не хотели менять, и заставить их что-то сделать было очень трудно. Похожая ситуация в физике: если тело обладает большой инертностью, то изменить его скорость очень тяжело.

Простое замечание о моменте инерции

До того, как Галилео Галилей открыл понятие момента инерции, ученые считали, что для движения тела, удержания его в движении и остановки тела требуется внешняя сила. Они думали, что тело останавливается, как только прекращается приложенная к нему сила.

Например, если мы гребем на лодке, она продолжает двигаться в воде, но лодка перестает двигаться вперед, как только мы прекращаем грести. Эти наблюдения подтвердили, что для поддержания движения тела требуется сила. Против этой концепции возражал Галилей, который в ходе своих опытов обнаружил, что тело может продолжать двигаться и без приложения к нему внешней силы.

Инерция

Согласно закону инерции, или закону инерции Галилея, тело, находящееся в состоянии покоя, продолжает находиться в состоянии покоя, а тело, находящееся в состоянии движения, продолжает находиться в таком состоянии до тех пор, пока не будет приложена внешняя сила применяется к нему. Этот закон инерции позже использовал Ньютон, сказавший: «Если тело находится в состоянии движения, оно продолжает двигаться в том же направлении, а если оно находится в состоянии покоя, оно остается в состоянии покоя до тех пор, пока к нему приложена внешняя сила». Это известно как первый закон движения Ньютона.

Инерция — это свойство тела сопротивляться любой приложенной к нему силе. Например, если мобильный телефон хранится где-то на столе, он останется там до тех пор, пока кто-то другой не поднимет его или не переместит.

Масса и инерция

Инерция – неотъемлемое свойство тела, которое зависит от его массы. Инерция прямо пропорциональна массе тела, т. е. чем больше масса тела, тем больше его инерция, и наоборот. Некоторые примеры инерции можно наблюдать в нашей повседневной жизни:

• Когда автобус с пассажирами внезапно начинает движение, пассажиры испытывают обратную силу.
• Боулер совершает долгий забег, прежде чем бросить мяч игроку с битой.

Момент инерции

Момент инерции объекта — это расчетное значение для твердого тела, вращающегося вокруг фиксированной оси. Ось может быть внутренней или внешней, и она может быть фиксированной или нефиксированной. Однако момент инерции (I) всегда выражается относительно этой оси.

Момент инерции определяется распределением массы вокруг оси вращения. МВД зависит от выбранной оси. То есть один и тот же элемент может иметь разные значения, связанные с моментом инерции в зависимости от места и направления оси вращения.

Момент инерции также известен как угловая масса или инерция вращения.

Единицей момента инерции в системе СИ является кг·м ² .

Момент инерции зависит от следующих факторов:

1. Масса тела
2. Размер, а также форма тела
3. Распределение массы вдоль оси вращения тела

Эти факторы справедливы для тела в поступательном движении. Если тело находится во вращательном движении, момент инерции начинает зависеть от его угловой скорости.

Момент инерции системы частиц

Сумма всех масс и квадрата расстояния от оси вращения для поступательного движения может быть записана как:

I = Σmr ²

Где m = сумма всех масс, присутствующих в системе

r = сумма расстояний от точки вращения

Для вращательного движения момент инерции выражается как:

I = 2K/w ²

Где K = кинетическая энергия тела

w = угловая скорость тела

квадрат расстояния.

Заключение

Таким образом, момент инерции является неотъемлемым свойством тела, которое помогает телу сопротивляться любому внешнему крутящему моменту, приложенному к нему. Он рассчитывается с использованием интегрирования и включает различные теоремы. Момент инерции имеет направление и зависит от массы, формы и распределения массы объекта. таким образом, это тензорная величина, которая в зависимости от ситуации действует и как скалярная, и как векторная величина. Его не называют векторной величиной, потому что он не подчиняется векторной алгебре.

Для понимания момента инерции можно проиллюстрировать различные примеры. Его открытие Галилео Галилеем дало Ньютону лучшее понимание вещей. Далее он использовал инерцию для понимания движения, и инерция была переопределена и использована им как его первый закон движения.

Определение момента инерции — JavaTpoint

следующий → ← предыдущая Момент инерции, также известный как второй момент площади, измеряет сопротивление объекта вращательному движению вокруг заданной оси. Он определяется как произведение массы объекта и квадрата его перпендикулярного расстояния от оси вращения. В физике момент инерции играет решающую роль в определении движения вращающихся объектов и помогает предсказывать поведение объектов под действием вращательных сил. Его можно использовать для расчета количества энергии, необходимой для вращения объекта, и определения устойчивости объектов под действием вращательных сил. Момент инерции можно применять к широкому кругу объектов, от простых объектов, таких как стержни и диски, до сложных объектов, таких как человеческие тела, автомобили и самолеты. В каждом случае момент инерции является ключевым фактором, определяющим поведение объекта под действием вращательных сил. Чтобы понять момент инерции, важно сначала понять взаимосвязь между силой и крутящим моментом. Крутящий момент измеряет способность силы вращать объект вокруг заданной оси. Он рассчитывается как произведение силы на перпендикулярное расстояние от оси вращения: чем больше крутящий момент, тем больше сила вращения на объекте. Момент инерции объекта можно определить, сложив произведение массы каждой точки объекта на квадрат ее перпендикулярного расстояния от оси вращения. Этот расчет можно выполнить для любой оси вращения, а результирующий момент инерции будет зависеть от формы и распределения массы внутри объекта. Для расчета момента инерции объекта необходимо знать распределение массы и форму объекта. Для простых объектов, таких как стержни и диски, момент инерции можно рассчитать с помощью математических формул. Для более сложных объектов может потребоваться экспериментальное определение момента инерции с помощью устройства, известного как измеритель момента инерции . На момент инерции объекта также могут влиять внешние факторы, например расположение его оси вращения. Например, момент инерции диска можно увеличить, сместив его ось вращения от центра, что затруднит вращение диска. Это может быть полезно в инженерных приложениях, где часто желательно увеличить сопротивление объекта вращательному движению. Можно использовать несколько различных формул для расчета момента инерции для различных форм и распределений массы. Например, момент инерции твердого диска можно рассчитать по формуле 92, , где M — масса диска, а R — его радиус. Также возможно вычисление момента инерции для составных объектов, таких как тело, состоящее из нескольких частей. В этом случае момент инерции рассчитывается как сумма моментов инерции каждой детали с учетом их относительных расстояний от оси вращения. В машиностроении момент инерции используется в различных приложениях, от проектирования машин и транспортных средств до анализа конструкций и зданий. В каждом случае момент инерции помогает инженерам прогнозировать поведение объектов под действием вращательных сил и проектировать объекты, устойчивые к вращательному движению. Например, при проектировании транспортных средств момент инерции используется для определения устойчивости транспортного средства под действием вращательных сил. История изучения момента инерции Изучение момента инерции, также известного как Инерция вращения, , имеет долгую и богатую историю, восходящую к Древней Греции. Самые ранние зарегистрированные наблюдения этой концепции были сделаны философом и математиком Аристотелем, который заметил, что объекты с большей массой, сосредоточенной в их центрах вращения, имеют тенденцию вращаться медленнее, чем объекты с более равномерно распределенной массой. В 16 веке немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер продолжил изучение вращательного движения и момента инерции. Он открыл законы движения планет, описывающие движение объектов по орбите вокруг Солнца. Эти законы помогли установить значение момента инерции в определении движения тел под действием вращательных сил. В 17 веке сэр Исаак Ньютон разработал законы движения, которые описывали поведение объектов под действием внешних сил. Законы Ньютона обеспечили теоретическую основу для изучения вращательного движения и момента инерции и помогли углубить наше понимание взаимосвязи между массой, силой и вращательным движением. В 19 веке французский математик и инженер Гаспар-Гюстав де Кориолис расширил изучение вращательного движения и момента инерции, разработав концепцию эффекта Кориолиса. Этот эффект описывает кажущееся отклонение движущихся объектов во вращающейся системе отсчета и имеет важные приложения в метеорологии и навигации. На протяжении 19 и начала 20 веков инженеры и ученые продолжали уточнять наше понимание момента инерции. Они разработали новые методы расчета момента инерции. Они применили эти методы к различным инженерным задачам, таким как проектирование машин, структурное напряжение и расчет деформации. В середине 20-го века появление компьютеров и современного математического программного обеспечения сделало возможным выполнение сложных расчетов и моделирования, что значительно расширило наше понимание момента инерции. Это проложило путь к разработке новых технологий, таких как инерциальные навигационные системы, используемые в самолетах, космических кораблях и ракетах, а также к разработке более эффективных и эффективных машин и конструкций. Сегодня момент инерции является устоявшейся концепцией, широко изучаемой и применяемой в различных областях, включая физику, инженерию, механику и материаловедение. Это важнейший компонент изучения вращательного движения и важная область исследований и разработок. Изучение момента инерции имеет долгую и увлекательную историю, насчитывающую более двух тысяч лет. От самых ранних наблюдений древних философов и математиков до современных вычислительных и экспериментальных методов, используемых сегодня. Изучение момента инерции помогло углубить наше понимание поведения объектов под действием вращательных сил и оказало глубокое влияние на широкий круг областей и отраслей. Область исследования момента инерции Изучение момента инерции в физике является важнейшим аспектом динамики вращения. Момент инерции — это свойство тела, определяющее, насколько трудно заставить его вращаться вокруг определенной оси. Это мера распределения массы вокруг оси вращения и используется для описания сопротивления тела вращательному движению. В физике момент инерции изучается как часть более широкой области механики, занимающейся изучением движения и его причин. Момент инерции тесно связан с другими ключевыми понятиями механики, такими как крутящий момент, угловая скорость и угловой момент. Одним из фундаментальных принципов динамики вращения является закон сохранения углового момента, который гласит, что полный угловой момент замкнутой системы остается постоянным, если на него не действует внешний крутящий момент. Момент инерции играет в этом принципе решающую роль, так как определяет сопротивление тела изменению его угловой скорости. В дополнение к динамике вращения момент инерции также важен для изучения колебаний и волн. Например, при изучении простых маятников момент инерции определяет период колебаний маятника, то есть время, необходимое для совершения одного полного цикла движения. Еще одним важным применением момента инерции в физике является проектирование и анализ вращающихся механизмов, таких как турбины и маховики. Момент инерции машины может влиять на ее стабильность, эффективность и производительность, и инженеры должны тщательно учитывать это свойство при проектировании этих систем. При изучении небесной механики момент инерции используется для описания вращения небесных тел, таких как планеты и луны. Например, момент инерции Земли определяет период ее вращения, то есть время, за которое Земля совершает один полный оборот вокруг своей оси. Наконец, момент инерции также имеет отношение к изучению молекулярной динамики, описывающей вращательное движение молекул. Понимание момента инерции молекул важно в различных областях, включая химию и биохимию, где он описывает протекание химических реакций и биологических процессов. Практическое применение момента инерции Момент инерции (MOI) — это физическое свойство, определяющее сопротивление тела вращательному движению вокруг заданной оси. Это мера того, как объект распределяет свою массу вокруг оси вращения. MOI имеет множество практических приложений в различных областях, включая инженерию, физику и спорт. Машиностроение: МВД проектирует и анализирует вращающиеся машины, такие как зубчатые колеса, турбины и маховики в машиностроении. Он играет решающую роль в определении стабильности и эффективности этих машин. Например, шестерня с высоким MOI с меньшей вероятностью будет изгибаться или деформироваться при больших нагрузках, в то время как маховик с низким MOI будет быстрее разгоняться, но и быстрее замедляться. Физика: MOI также используется для расчета кинетической энергии вращения объекта. Эта информация полезна при анализе поведения вращающихся объектов в различных физических системах, включая движение планет, небесную механику и молекулярную динамику. Спорт: В спорте MOI используется для проектирования и оптимизации спортивного оборудования. Например, MOI разрабатывает головки клюшек для гольфа, более устойчивые к скручиванию во время удара в гольф. Это приводит к более стабильному полету мяча и повышению точности. MOI также используется для проектирования и анализа хоккейных клюшек, теннисных ракеток и другого спортивного оборудования для повышения производительности. Робототехника: В робототехнике MOI играет решающую роль в определении стабильности и управляемости роботов. Он используется для разработки роботов, которые могут сохранять равновесие и устойчивость во время движения даже при наличии внешних сил, таких как ветер или столкновение. Эта информация также используется для проектирования роботов для выполнения задач, требующих точного контроля и движений, таких как сборка и разборка объектов. Аэрокосмическая отрасль: В аэрокосмической отрасли MOI используется для проектирования и анализа космических и воздушных судов. MOI космического корабля или самолета может влиять на его устойчивость и маневренность в различных условиях, например, во время запуска и входа в атмосферу или при выполнении маневров уклонения. Эта информация используется для проектирования космических кораблей и самолетов, которые являются более стабильными, эффективными и безопасными. Automotive: MOI используется для проектирования и анализа транспортных средств в автомобильной промышленности. Он определяет характеристики устойчивости и управляемости автомобиля, в том числе его способность сохранять траекторию и сопротивляться опрокидыванию при резких поворотах или внезапных маневрах. Эта информация используется для проектирования транспортных средств, которые являются более безопасными и более чувствительными к действиям водителя. Медицинские изделия: MOI используется для проектирования и анализа ортопедических имплантатов и протезов в области медицины. Например, MOI разрабатывает искусственные бедра и колени, чтобы они не сгибались и не скручивались во время движения, что обеспечивает более стабильную и эффективную замену суставов. Потребительские товары: МВД разрабатывает и анализирует различные потребительские товары, включая бытовую технику, мебель и инструменты. Например, MOI проектирует стиральные машины с меньшей вероятностью вибрации или нестабильности во время работы, что делает их более эффективными и надежными. Заключение MOI — это универсальная и важная концепция, имеющая множество практических применений в различных областях. Его способность количественно определять сопротивление объекта вращательному движению сделала его ценным инструментом для проектирования и анализа всего, от спортивного оборудования до космических кораблей и самолетов. Оставить комментарий Отменить ответ Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться. Меню Поиск: