Chaque objet qui a une masse dans l'univers a des charges d'inertie. Tout ce qui a une masse a de l'inertie. L'inertie est la résistance à un changement de vitesse et se rapporte à la première loi du mouvement de Newton.
Comprendre l'inertie avec la loi du mouvement de Newton
La première loi du mouvement de Newtondéclare qu'un objet au repos reste au repos à moins qu'il n'agisse sur une force externe déséquilibrée. Un objet soumis à un mouvement à vitesse constante restera en mouvement à moins qu'il ne soit soumis à une force externe déséquilibrée (telle que la friction).
La première loi de Newton est aussi appelée laloi d'inertie. L'inertie est la résistance à un changement de vitesse, ce qui signifie que plus un objet a d'inertie, plus il est difficile de provoquer un changement significatif dans son mouvement.
Formule d'inertie
Différents objets ont différents moments d'inertie. L'inertie dépend de la masse et du rayon ou de la longueur de l'objet et de l'axe de rotation. Ce qui suit indique certaines des équations pour différents objets lors du calcul de l'inertie de la charge, pour plus de simplicité, l'axe de rotation sera autour du centre de l'objet ou de l'axe central.
Cerceau autour de l'axe central :
I=MR^2
Oùjeest le moment d'inertie,Mest la masse, etRest le rayon de l'objet.
Cylindre annulaire (ou anneau) autour de l'axe central :
I=\frac{1}{2}M(R_1^2+R_2^2)
Oùjeest le moment d'inertie,Mest la masse,R1est le rayon à gauche de l'anneau, etR2 est le rayon à droite de l'anneau.
Cylindre plein (ou disque) autour de l'axe central :
I=\frac{1}{2}MR^2
Oùjeest le moment d'inertie,Mest la masse, etRest le rayon de l'objet.
Énergie et inertie
L'énergie est mesurée en joules (J), et le moment d'inertie est mesuré en kg x m2 ou kilogrammes multipliés par mètres carrés. Une bonne façon de comprendre la relation entre le moment d'inertie et l'énergie est à travers les problèmes de physique comme suit :
Calculer le moment d'inertie d'un disque qui a une énergie cinétique de 24 400 J lors d'une rotation de 602 tr/min.
La première étape pour résoudre ce problème consiste à convertir 602 tr/min en unités SI. Pour ce faire, 602 tr/min doivent être convertis en rad/s. Dans une rotation complète d'un cercle est égal à 2π rad, soit un tour et 60 secondes par minute. N'oubliez pas que les unités doivent s'annuler pour obtenir des rad/s.
602\times \frac{2\pi}{60}=63\text{ rad/s}
Le moment d'inertie d'un disque comme vu dans la section précédente estI = 1/2MR2
Étant donné que cet objet tourne et se déplace, la roue a de l'énergie cinétique ou l'énergie du mouvement. L'équation de l'énergie cinétique est la suivante :
KE+\frac{1}{2}Iw^2
OùKEest l'énergie cinétique,jeest le moment d'inertie, etwest la vitesse angulaire mesurée enrad/s.
Branchez 24 400 J pour l'énergie cinétique et 63 rad/s pour la vitesse angulaire dans l'équation de l'énergie cinétique.
24400=\frac{1}{2}I(63)^2
Multipliez les deux côtés par 2.
48800=I(63)^2
Carré de la vitesse angulaire sur le côté droit de l'équation et diviser par les deux côtés.
I=\frac{48800}{3969}=12.3\text{ kgm}^2
Charge inertielle
La charge d'inertie oujepeut être calculé en fonction du type d'objet et de l'axe de rotation. La majorité des objets qui ont une masse et une longueur ou un rayon ont un moment d'inertie. Considérez l'inertie comme la résistance au changement, mais cette fois, le changement est la vitesse. Les poulies qui ont une masse élevée et un très grand rayon auront un moment d'inertie très élevé. Cela peut prendre beaucoup d'énergie pour faire fonctionner la poulie, mais une fois qu'elle commence à bouger, il sera difficile d'arrêter la charge d'inertie.