Момент инерции. Некоторые подробности механики твердого тела

Момент инерции. Некоторые подробности механики твердого тела
Что это - инерция? Значение слова инерция. Инерция твердого тела. Определение момента инерции

В статье мы вам подробно расскажем о таком физическом явлении, как инерция, истории ее открытия, эволюции и важных составляющих.

Узнаем что называется моментом силы? Как его определить?

Рассмотрим определение момента силы. На конкретных примерах выясним определение момента силы относительно определенной точки.

Одним из основных физических принципов взаимодействия твердых тел является закон инерции, сформулированный еще великим Исааком Ньютоном. С этим понятием мы сталкиваемся практически постоянно, так как оно оказывает чрезвычайно большое влияние на все материальные предметы нашего мира, в том числе и на человека. В свою очередь, такая физическая величина, как момент инерции, неразрывно связана с упомянутым выше законом, определяя силу и продолжительность его воздействия на твердые тела.

Момент инерции

С точки зрения механики любой материальный объект можно описать как неизменную и четко структурированную (идеализированную) систему точек, взаимные расстояния между которыми не изменяются в зависимости от характера их движения. Такой подход позволяет точно вычислять по специальным формулам момент инерции практически всех твердых тел. Еще одним интересным нюансом здесь является то, что любое сложное, имеющее самую замысловатую траекторию, движение можно представить в виде совокупности простых перемещений в пространстве: вращательного и поступательного. Это тоже значительно облегчает жизнь физикам при вычислении данной физической величины.


Момент инерции кольца

Понять, что же такое момент инерции и каково его влияние на окружающий нас мир, легче всего на примере резкого изменения скорости пассажирского транспортного средства (торможения). В этом случае ноги стоящего пассажира трение о пол увлечет за собой. Но при этом на туловище и голову никакого воздействия оказано не будет, вследствие чего они какое-то время будут продолжать движение с прежней заданной скоростью. В итоге пассажир наклонится вперед или упадет. Иными словами, момент инерции ног, погашенный силой трения о пол, будет значительно меньше, чем остальных точек тела. Противоположная картина будет наблюдаться при резком увеличении скорости автобуса или трамвайного вагона.

Момент инерции можно сформулировать как физическую величину, равную сумме произведений элементарных масс (тех самых отдельных точек твердого тела) на квадрат их удаленности от оси вращения. Из данного определения следует, что эта характеристика является величиной аддитивной. Проще говоря, момент инерции материального тела равен сумме аналогичных показателей его частей: J = J1 + J2 + J3 +


Момент инерции шараДанный показатель для тел сложной геометрии находится экспериментальным путем. Приходится учитывать слишком много различных физических параметров, включая плотность объекта, которая может быть неоднородной в разных его точках, что создает так называемую разницу масс в различных сегментах тела. Соответственно, и стандартные формулы здесь не подходят. Например, момент инерции кольца с определенным радиусом и однородной плотностью, имеющего ось вращения, которая проходит через его центр, можно рассчитать по следующей формуле: J = mR2. Но таким способом не получится вычислить данную величину для обруча, все части которого изготовлены из разных материалов.

А момент инерции шара сплошной и однородной структуры можно рассчитать по формуле: J = 2/5mR2. При вычислении данного показателя для тел относительно двух параллельных осей вращения в формулу вводится дополнительный параметр – расстояние между осями, обозначаемое литерой а. Вторая ось вращения обозначается при этом буквой L. Например, формула может иметь следующий вид: J = L + ma2.

Тщательные опыты по изучению инерционного движения тел и характера их взаимодействия впервые были произведены Галилео Галилеем на стыке шестнадцатого и семнадцатого веков. Они позволили великому ученому, опередившему свое время, установить основной закон о сохранении физическими телами состояния покоя или прямолинейного движения относительно Земли при отсутствии воздействия на них других тел. Закон инерции стал первым шагом в установлении основных физических принципов механики, в то время еще совершенно смутных, невнятных и неясных. Впоследствии Ньютон, формулируя общие законы движения тел, включил в их число и закон инерции.

Что это - инерция? Значение слова инерция. Инерция твердого тела. ...
В статье мы вам подробно расскажем о таком физическом явлении, как инерция, истории ее открытия, эволюции и важных составляющих.
далее
Узнаем что называется моментом силы? Как его определить?
Рассмотрим определение момента силы. На конкретных примерах выясним определение момента силы относительно определенной точки.
далее
Расчет балок на прогиб. Максимальный прогиб балки: формула расчета
Балка – элемент в инженерии, представляющий собой стержень, который нагружают силы, действующие в направлении, перпендикулярном стержню. Деятельность инженеров зачастую включает в себя необходимость расчета прогиба балки под нагрузкой. Этой ...
далее
Кинетическая энергия: понятие
Кинетическая энергия - это, согласно определению, величина, равная половине массы движущегося тела, умноженного на квадрат скорости этого тела. Это – один из важнейших терминов современной механики. Если коротко выразиться, то это энергия движения, ...
далее
Статика. Теоретическая механика, статика
Статика - это наука о методах количественной оценки силы взаимодействия между телами. Эти силы отвечают за поддержание равновесия, движение тел или изменение их формы. В повседневной жизни можно увидеть множество разнообразных примеров каждый день. ...
далее
Модуль Юнга и его основной физический смысл
Параметр модуль Юнга, или модуль продольной упругости, необходим при различных расчетах для получения показателя жесткости материалов при деформациях растяжения-сжатия, а также при изгибе, который довольно часто используется в расчетах на устойчивость.
далее
Модуль Юнга и его основной физический смысл
Момент импульса: специфические особенности механики твердого тела
Момент импульса относится к фундаментальным, основополагающим законам природы. Он непосредственно связан со свойствами симметрии пространства физического мира, в котором мы все живем.
далее
Момент импульса: специфические особенности механики твердого тела
Шаговый двигатель: принцип действия, схема, описание, характеристики
В современной электротехнике используется множество самых разнообразных устройств, некоторые из них предназначаются для автоматизации технологических операций.
далее
Шаговый двигатель: принцип действия, схема, описание, характеристики
Что это - угловая скорость и как ее рассчитывают?
Обычно, когда говорят о перемещении мы, представляем себе объект, который движется по прямой. Скорость такого движения принято называть линейной, и расчёт ее средней величины выполняется просто: достаточно найти отношение пройденного расстояния к времени, за которое оно было телом преодолено. Если же объект перемещается по окружности, то в этом случае уже определяется не линейная, а угловая скорость.
далее
Что это - угловая скорость и как ее рассчитывают?