Igal objektil, millel on universumis mass, on inertskoormused. Kõigel, millel on mass, on inertsus. Inertsus on vastupidavus kiiruse muutumisele ja see on seotud Newtoni esimese liikumisseadusega.
Inertsi mõistmine Newtoni liikumisseadusega
Newtoni esimene liikumisseadusväidab, et puhkeseisundis olev objekt jääb puhkama, kui sellele ei toimi tasakaalustamata väline jõud. Püsiva kiirusega liikuv objekt jääb liikuma, kui sellele ei mõju tasakaalustamata väline jõud (näiteks hõõrdumine).
Newtoni esimesele seadusele viidatakse ka kuiinertsiseadus. Inertsus on vastupidavus kiiruse muutumisele, mis tähendab, et mida rohkem on objektil inerts, seda raskem on tema liikumises olulist muutust põhjustada.
Inertsivalem
Erinevatel objektidel on erinevad inertsimomendid. Inerts sõltub objekti massist, raadiusest või pikkusest ja pöörlemisteljest. Järgnev näitab koormuse inertsuse arvutamisel erinevate objektide mõningaid võrrandeid, lihtsuse huvides on pöörlemistelg objekti keskosa või kesktelje ümber.
Keerake kesktelje ümber:
I = MR ^ 2
KusMinaon inertsimoment,Mon mass jaRon objekti raadius.
Rõngakujuline silinder (või rõngas) kesktelje ümber:
I = \ frac {1} {2} M (R_1 ^ 2 + R_2 ^ 2)
KusMinaon inertsimoment,Mon mass,R1on raadius vasakul rõngast jaR2 on raadius rõngast paremal.
Tahke silinder (või ketas) kesktelje ümber:
I = \ frac {1} {2} MR ^ 2
KusMinaon inertsimoment,Mon mass jaRon objekti raadius.
Energia ja inerts
Energiat mõõdetakse džaulides (J) ja inertsimomenti kg x m2 või kilogrammi korrutatuna meetritega ruutu. Hea viis mõista inertsimomendi ja energia suhet on füüsika probleemide kaudu järgmine:
Arvutage ketta inertsmoment, mille kineetiline energia on 24 400 J, pöörates 602 pööret minutis.
Esimene samm selle probleemi lahendamisel on 602 pöörde minutis teisendamine SI ühikuteks. Selleks tuleb 602 pööret / min teisendada rad / s. Ühes ringjoone täielikus pöörlemises võrdub 2π rad, mis on üks pöörde ja 60 sekundit minutis. Pidage meeles, et rad / s saamiseks peavad üksused tühistama.
602 \ korda \ frac {2 \ pi} {60} = 63 \ tekst {rad / s}
Ketta inertsmoment, nagu on näha eelmises osas, onI = 1 / 2MR2
Kuna see objekt pöörleb ja liigub, on rattal kineetiline energia või liikumisenergia. Kineetilise energia võrrand on järgmine:
KE + \ frac {1} {2} Iw ^ 2
KusKEon kineetiline energia,Minaon inertsimoment jawon nurkkiirus, mida mõõdetakserad / s.
Ühendage kineetilise energia võrrandisse 24 400 J kineetilise energia jaoks ja 63 rad / s nurkkiiruse jaoks.
24400 = \ frac {1} {2} I (63) ^ 2
Korrutage mõlemad pooled 2-ga.
48800 = I (63) ^ 2
Ruudutage nurga liikumise kiirus võrrandi paremal küljel ja jagage mõlema küljega.
I = \ frac {48800} {3969} = 12,3 \ tekst {kgm} ^ 2
Inertskoormus
Inertskoormus võiMinasaab arvutada sõltuvalt objekti objektist ja pöörlemisteljest. Enamikul objektidest, millel on mass ja teatud pikkus või raadius, on inertsimoment. Mõelge inertsist kui vastupidavusele muutustele, kuid seekord on muutuseks kiirus. Suure massi ja väga suure raadiusega rihmaratastel on väga suur inertsimoment. Rihmaratta käima saamiseks võib kuluda palju energiat, kuid pärast selle liikuma hakkamist on inertskoormuse peatamine keeruline.