Инерци гэж юу вэ? "Инерци" гэсэн үгийн утга. Хатуу биетийн инерци. Инерцийн мөчлөгийг тодорхойлох

Өдөр тутмын туршлагаас харахад дараах дүгнэлтийг баталж чадна: биеийн хөдөлгөөн нь зөвхөн өөр байгууллагатай харилцах явцад өөрчлөгдөж болно. Энэ нь бид энэ өгүүллийн талаар ярих болно инерцийн үзэгдэл үүсгэдэг.

Инерци гэж юу вэ? Амьдралын ажиглалтын жишээ

Туршилтын эхний үе шатанд байгууллага аль хэдийн хөдөлгөөнд орсон тохиолдлыг авч үзье. Дараа нь бид биеийн хурд ба зогсолт буурах дургүй учир шалтгаан нь өөр нэг байгууллагын үйлдэл юм.

Тээврийн хэрэгсэл зорчдог зорчигчдыг ажиглаж үзэхэд хурц өнцөгт урагшаа урагшаа урагшаа урагшаа урагшаа хардаг. Яагаад? Бид цааш нь тайлбарлах болно. Жишээлбэл, тамирчид тодорхой зайд гүйх үед тэд хамгийн дээд хурдыг хөгжүүлэхийг хичээдэг. Төгсгөлийн шугамыг ажиллуулах нь аль хэдийн боломжтой бөгөөд ажиллуулахгүй, гэхдээ та гэнэт зогсоож чадахгүй, тиймээс тамирчин цөөхөн милийн зайтай байдаг, энэ нь инерцийн замаар хөдөлгөөн үүсгэдэг.

Дээрх жишээнээс харахад бүх бие нь хөдөлгөөний хурд, чиглэлийг хадгалах онцлогтой гэж үзэж болно, гэхдээ дараа нь өөр нэг байгууллагын үйл ажиллагааг тэр даруй өөрчлөх боломжгүй байдаг. Гадны арга хэмжээ байхгүй тохиолдолд байгууллага хүссэн үедээ хурд, чиглэлийг хадгална гэж тооцож болно. Тэгэхээр инерци гэж юу вэ? Энэ үзэгдэл нь бусад байгууллагын нөлөөлөл байхгүй үед биеийн хөдөлгөөний хурдыг хадгалах явдал юм.

Инерцийн нээлт

Италийн эрдэмтэн Галилео Галилейн энэ биетийн эд хөрөнгийг олжээ. Түүний туршилт, аргументууд дээр тулгуурлан, бие нь бусад биетэй харьцдаггүй бол амар амгалангийн байдалд хэвээр үлдэх эсвэл тэгш өнцөгт, тэгшхэн хөдөлнө. Түүний нээлтүүд нь шинжлэх ухааныг инерцийн хуулиар оруулжээ. Харин Рене Дебартес илүү нарийн тодорхойлсон бөгөөд Исаак Ньютон түүний хууль дүрмийг нэвтрүүлсэн.

Сонирхолтой баримт: инерци, биднийг Галилейд авчирсан тодорхойлолт нь Аристотелийн эртний Грекд тооцогдож байсан ч шинжлэх ухааны хангалттай хөгжөөгүй учраас нарийн зохицуулалт хийгдээгүй байна. Ньютоны анхны хууль : ийм зүйл байдаг
Бичвэрийн жишиг, өөрөөр хэлбэл, өөр байгууллага үүнийг хэрэгжүүлээгүй л бол хэлбэлзэлтэйгээр хөдөлж буй бие нь түүний тогтмол хурдыг хадгалж байдаг. Нэг болон ерөнхий хэлбэрийн инерцийн томьёолол байхгүй, гэхдээ доорхи олон тооны томъёогоор түүний шинж чанарыг илтгэнэ.

Биеийн мэдрэмжгүй байдал

Хүмүүс , машин, галт тэрэг, хөлөг онгоц болон бусад байгууллагуудын хурд хөдөлж эхлэхэд аажмаар нэмэгддэгийг бид бүгд мэднэ. Телевизээр пуужин хөөргөх, нисэх онгоцны буудал дээр пуужин хөөргөхийг харсан. Тэдгээр нь хурдыг өчүүхэн төдий бус харин аажмаар нэмэгдүүлдэг. Ажиглалт, өдөр тутмын дасгал, бүх бие махбодь нь нийтлэг шинж чанартай байдаг гэдгийг харуулсан ажиглалт, өдөр тутмын туршлагыг харуулав: тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн явцад бие махбодийн хөдөлгөөний хурд нь аажмаар өөрчлөгдөж байдаг учраас тэдгээрийг өөрчлөхөд цаг хугацаа шаардагддаг. Биеийн энэ онцлогийг инерци гэж нэрлэдэг.

Бүх бие нь идэвхгүй, гэхдээ бүгд ижил инерцитэй байдаггүй. Хоёр харилцан үйлчлэгч байгууллагаас илүү хурдасгах боломжтой болно. Жишээ нь буудаж буудсан үед буу нь хайрцагаас бага хурдатгал авдаг. Насанд хүрэгчдийн уран гулгагч болон хүүхдийн харилцан татгалзах үед насанд хүрсэн хүн хүүхдийнхээс бага хурдтай байдаг. Энэ нь насанд хүрэгчдийн инерци илүү их байгааг харуулж байна.

Биеийн шинж чанарыг тодорхойлохын тулд бид тусгайлсан үнэ цэнэ-биеийн массыг илэрхийлж, ихэвчлэн үсэг м . Өөр өөр байгууллагуудын массыг харьцуулахын тулд тэдгээрийн массыг тухайн нэгжийг харгалзан үзэх ёстой. Түүний сонголт нь дур зоргоороо байж болох боловч практик хэрэглээнд тохиромжтой байх ёстой. СИ системд нэг нэгжийг цагаан алт болон цахиурын хатуу хайлшаар хийсэн тусгай стандартын массаар авав. Энэ нь бид бүгдэд нэртэй нэр болох нэг килограмм юм. Хатуу биетийн инерц нь translational ба эргэлттэй хоёр төрлийн байж болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Эхний тохиолдолд массын арга бол инерцийн индикатор хэмжигдэхүүн, хоёрдугаарт инерцийн үеийн агшин, дараа нь бидний ярилцах болно.

Инерцийн момент

Энэ бол скаларын физик хэмжигдэхүүний нэр юм. SI системд инерцийн момент хэмжих нэгж нь кг * м ² . Ерөнхий томьёолол нь дараах байдалтай байна:

Энд _би бол биеийн цэгийн масс, R _i нь орон зайн солбицлын систем дэхь тэнхлэгийн дагуу биеийн цэгээс зай юм. Аман тайлбарлахдаа бид ингэж хэлж болно: инерцийн моментийг үндсэн масстай бүтээгдэхүүний нийлбэрээр тодорхойлж, зайны квадратаар суурь багц хүртэл үржүүлнэ.

Дараахь томъёо нь инерцийн мөчлөгийн тодорхойлолтыг тодорхойлдог өөр нэг томъёо байдаг.

Энд dm нь элементийн масс, r нь элементийн dm -ээс z тэнхлэг хүртэлх зай. Үүнийг дараах байдлаар томъёолж болно: материалын цэгийн инерци буюу түймрийн цэгийн биетийн инерцийн мөчлөг нь биетийн бүтцийн цэгүүдийн масс 0-ийн масс 0-ийн массын квадратын нийлбэр нийлбэр юм.

Гол тэнхлэг болон төвөөс зугтах инерцийн хоёр төрөл байдаг гэж хэлэх нь зүйтэй. Инерцийн үндсэн мөчүүд (GMI) нь (гол тэнхлэгүүдтэй харьцуулахад) байдаг. Дүрмээр бол тэд үргэлж ялгаатай байдаг. Олон тооны бие (цилиндр, диск, бөмбөг, конус, хүрээ гэх мэт) -ийн инерцийн моментуудыг тооцоолох боломжтой боловч бид бүх томъёог тодруулахад ашиглахгүй.

Лавлах систем

Ньютоны анхны хуулийн тухайд бид зөвхөн нэг тодорхой өнцгөөр авч үзэж болохуйц тэгш өнцөгтийн хөдөлгөөнийг ярьсан. Механик үзэгдлүүдийн ойролцоо дүн шинжилгээ хийсэн ч инерцийн хууль нь бүх лавлагааны хүрээ дээр сэтгэл ханамжгүй байгааг харуулж байна.

Энгийн туршилтыг авч үзье: бөмбөгийг хэвтээ хүснэгтэд машинд байрлуулж хөдөлгөөнийг нь үзээрэй. Хэрэв галт тэрэг дэлхийтэй харьцуулахад амар тайван байдалд байгаа бол бөмбөг өөр өөр байгууллагатай (жишээлбэл, гар) дээр ажиллах хүртлээ бөмбөг тайван байх болно. Үүний үр дүнд дэлхийтэй холбоотойгоор жишиг хүрээн дэх инерцийн хууль биеллээ олсон.

Галт тэрэг дэлхийд ээлтэй, тэгш өнцөгт аялах болно гэж төсөөлөөд үз дээ. Дараа нь галт тэрэгтэй холбосон жишиг хүрээн дотор бөмбөг тайван амгалан байдлыг хадгалж, дэлхийтэй холбоотой нэг жигд, тэгш өнцөгтийн хөдөлгөөнтэй байх болно. Үүний үр дүнд инерцийн тухай хуулийг зөвхөн Дэлхийтэй холбох хүрээтэй төдийгүй дэлхийн бусадтай адил тэгш, тэгш өнцөгт хөдөлж байгаа бусад бүхэлдээ биелдэг.

Галт тэрэг хурдацтай болж, гэнэт хурдаар эргэлдэж байгаа нь (бүх тохиолдолд дэлхийтэй харьцуулахад хурдатгалаар хөдөлж байна) гэж төсөөлөөд үзээрэй. Дараа нь, бөмбөг шиг галт тэрэгний хурдатгалаас өмнөх жигд, тэгш өнцөгтийн хөдөлгөөнийг хадгалж үлдсэн. Гэсэн хэдий ч, галт тэрэгний хувьд бөмбөг нь амгалан тайван байдлаас гарч ирдэг. Энэ нь жишиг хүрээн дэхь галт тэрэгний хөдөлгөөнийг Дэлхийтэй харьцуулахад хурдатгалтай холбоотой гэж үзвэл инерцийн хуулийг зөрчсөн гэсэн үг юм.

Тиймээс инерцийн хууль биелж буй жишиг хүрээийг инерцийн гэж нэрлэв. Үүнийг гүйцэлдүүлээгүй зүйлүүд нь инерцийн бус байдаг. Тэднийг тодорхойлохын тулд энгийн: хэрвээ биеийн жигд, тэгш өнцөгт хөдөлдөг (зарим тохиолдолд тайван байдаг) бол систем нь инерци юм; Хөдөлгөөн нь индуктив биш - инерцийн бус.

Инерцийн хүч

Энэ нь харьцангуй хоёрдмол ойлголт юм. Тиймээс бид үүнийг аль болох нарийвчлан авч үзэхийг хичээх болно. Жишээ нь: Та автобусанд чимээгүй байна. Гэнэт тэр хөдөлж эхлэв. Та арагшаа арилгадаг. Гэхдээ яагаад? Хэн та нарыг татаж байсан бэ? Дэлхийн ажиглагчийн үзэл бодлоос (индикаторын хүрээ) та Ньютоны анхны хууль биелэгдэж байх үед хэвээр хадгалагдана. Автобусанд ажиглагчийн байр сууринаас харахад хүчээр доороо эргэж эхэлдэг. Үнэн хэрэгтээ автобусны шалан дээр үрэлттэй холбосон хөл чинь түүнтэй урагшилж,
Тэнцвэр алдаж, унах хэрэгтэй болсон. Ийнхүү бус хөдөлгөөний бус тогтолцоон дахь биеийн хөдөлгөөнийг тодорхойлохын тулд ийм тогтолцоонд холбогдох байгууллагын хүчээр ажилладаг нэмэлт хүчийг харгалзан үзэх шаардлагатай. Эдгээр хүчнүүд нь инерцийн хүч юм.

Автобусанд шилжин суурьшсан ганц бие, талбай байхгүй тул үүнийг хуурамч гэж үзсэн байх ёстой. Ньютоны хууль нь инерцийн хүчний хувьд хамаарахгүй боловч тэдгээрийн хэрэглээ нь "бодит" хүчний хамт янз бүрийн багажийг ашиглан дурын бус инертийн жаазны хөдөлгөөнийг дүрслэх боломжийг бидэнд олгодог. Энэ бол инерцийн оролтын бүх цэг юм.

Тиймээс одоо инерци гэж юу вэ, инерци ба инерцийн системийн мөчлөгийн инерцийн хүч. Бид цаашаа үргэлжлүүлнэ.

Progressive Motion Systems

Суурь биш инерцийн хүрээнд байгаа тодорхой биеийг _0-ээр хурдатгалаар хөдөлгөнө Физик бус инерцийн хувьд Ф хүч нь үйлчилдэг.Эдгээр инерцийн бус системийн хувьд Ньютоны хоёрдохь хуульчийн аналогик тэгшитгэл нь дараах хэлбэртэй байна:

₀ бол массын молибдены биеийг хурдасгах ба энэ нь хүчитгээгүй биш жишиг хүрээний хувьд F хүчний үйлчлэлээс үүссэн; F - инерцийн хүч _. Баруун гар талд байгаа F нь "бодит" бөгөөд энэ нь харилцан хамааралтай материалын цэгүүдийн координатын хурд ба хурдаас хамааран бие биенээ харилцан үйлчлэх үр дүн юм. Тиймээс Ф хүч нь өөрчлөгддөггүй, ийм шилжилттэй холбоотой байдаг. Гэхдээ F нь үүсдэг Бие махбодийн харилцан үйлчлэлээс бус, өөр хурдатгалын систем рүү шилжих үед өөрчлөгдөж байгаа учраас лавлах хүрээг хурдасгасан хөдөлгөөнөөс болж энэ нь тийм биш юм.

Инерцийн төвөөс зугтах хүч

Биеийн зан үйлийг харьцуулах бус үйл ажиллагааны хүрээнд авч үзье. XOY нь инерцийн системтэй харьцангуй эргэдэг бөгөөд энэ нь дэлхий дээрх тогтмол өнцгийн хурдтай байна. Жишээ нь доорх зурагт байгаа систем юм.

Дээрх нь радиусын зөөгч саваа холбогдсон диск, уян дискний олсоор "тэнцсэн" цэнхэр бөмбөгийг холбосон диск юм. Дискийг эргүүлэхгүй байх үед олс гажилтгүй болно. Гэсэн хэдий ч, дискийг хугарахгүй байх үед бөмбөг уян харимхай хүч F _cp болж тэнцвэрээ аажмаар сунгана . Энэ нь хэвийн хурдатгал нь _n = -и ² R, дундаж хурдатгалтай тэнцүү байна. Энэ нь F _cp = -mω ² R _, R нь системийг эргэн тойрон эргэлдэж байх үед бөмбөгийг дүрсэлсэн тойргийн радиус.

Хэрэв дискний өнцгийн хурд ω тогтмол байвал бөмбөг нь OX тэнхлэгт шилжихийг зогсооно. Энэ тохиолдолд дисктэй холбоотой XOY-ийн хүрээтэй харьцуулахад бөмбөг тайван байдалд байх болно. Үүнийг энэ системд _Fff хүчнээс гадна бөмбөг нь инерцийн хүчний F _cf , Дискийг эргүүлэх тэнхлэгээс радиусын дагуу чиглэсэн. Доор үзүүлсэн томьёоны дагуу хэлбэр бүхий хүчийг инерцийн инфляцийн төв гэж нэрлэдэг. Зөвхөн лавлагааны хүрээ эргэлдэж болно.

Кориаксийн хүч

Лавлагаа нь эргэлтийн хүрээтэй харьцуулахад тэдгээр нь инерцийн төвөөс зугтах хүчнээс гадна шилжихэд Кориолис өөр нэг хүч байдаг. Энэ нь V биеийн хурдны векторыг перпендикуляр бөгөөд энэ нь ямар ч ажил гүйцэтгэхгүй гэсэн үг юм. Кориолисын хүч зөвхөн эргэлтийн биш инерцийн фронттай харьцуулахад бие махбодид шилжих үед л илэрдэг болохыг бид онцолдог. Түүний томъёо нь дараах байдалтай байна:

Үг (v * ω) илэрхийлэл нь хаалтанд байгаа векторуудын вектор бүтээгдэхүүн учраас Кориолисын хүчний чиглэлийг тэдгээрийн хувьд өрөмийн дүрмээр тодорхойлно гэж дүгнэж болно. Түүний модуль нь:

Энд is нь вектор v ба ω хоорондох өнцөг юм.

Дүгнэлт

Инерци бол өдөр бүр хүн бүрийг хэдэн зуун удаа туршиж үзэх гайхалтай үзэгдэл юм. Энэ өгүүллийг инерцийн юу гэж асуухад институцын ач холбогдол, инерцийн шинж тэмдгүүдийн хүч чадал, момент гэж юу вэ гэдэг талаар асууж байна гэж бид бодож байна. Та сонирхож байсан гэдэгт би итгэлтэй байна.