宇宙に質量を持つすべてのオブジェクトには慣性負荷があります。 質量のあるものには慣性があります。 慣性は速度の変化に対する抵抗であり、ニュートンの最初の運動の法則に関連しています。
ニュートンの運動の法則で慣性を理解する
ニュートンの最初の運動の法則静止しているオブジェクトは、不均衡な外力が作用しない限り、静止していると述べています。 定速運動をしている物体は、不均衡な外力(摩擦など)の影響を受けない限り、運動を続けます。
ニュートンの最初の法則は、慣性の法則. 慣性は、速度の変化に対する抵抗です。つまり、オブジェクトの慣性が大きいほど、その動きに大きな変化を引き起こすことが難しくなります。
慣性式
オブジェクトが異なれば、慣性モーメントも異なります。 慣性は、質量、オブジェクトの半径または長さ、および回転軸に依存します。 以下は、負荷慣性を計算する際のさまざまなオブジェクトの方程式の一部を示しています。簡単にするために、回転軸はオブジェクトの中心または中心軸を中心にしています。
中心軸の周りのフープ:
I = MR ^ 2
どこ私慣性モーメントです、M質量であり、Rオブジェクトの半径です。
中心軸の周りの環状シリンダー(またはリング):
I = \ frac {1} {2} M(R_1 ^ 2 + R_2 ^ 2)
どこ私慣性モーメントです、M質量です、R1はリングの左側の半径であり、R2 はリングの右側の半径です。
中心軸の周りの固体シリンダー(またはディスク):
I = \ frac {1} {2} MR ^ 2
どこ私慣性モーメントです、M質量であり、Rオブジェクトの半径です。
エネルギーと慣性
エネルギーはジュール(J)で測定され、慣性モーメントはkg xmで測定されます。2 またはキログラムにメートルの2乗を掛けたもの。 慣性モーメントとエネルギーの関係を理解する良い方法は、次のような物理学の問題を介することです。
602回転/分回転したときの運動エネルギーが24,400Jのディスクの慣性モーメントを計算します。
この問題を解決するための最初のステップは、602回転/分をSI単位に変換することです。 これを行うには、602回転/分をラジアン/秒に変換する必要があります。 円の1回転は、2πラジアンに等しくなります。これは、1回転で1分間に60秒です。 ユニットはrad / sを取得するためにキャンセルする必要があることを忘れないでください。
602 \ times \ frac {2 \ pi} {60} = 63 \ text {rad / s}
前のセクションで見たディスクの慣性モーメントは次のとおりです。I = 1 / 2MR2
このオブジェクトは回転および移動しているため、ホイールには運動エネルギーまたは運動エネルギーがあります。 運動エネルギー方程式は次のとおりです。
KE + \ frac {1} {2} Iw ^ 2
どこKE運動エネルギーです、私は慣性モーメントであり、wで測定される角速度ですラジアン/秒。
運動エネルギーの場合は24,400J、角速度の場合は63 rad / sを運動エネルギー方程式に代入します。
24400 = \ frac {1} {2} I(63)^ 2
両側に2を掛けます。
48800 = I(63)^ 2
方程式の右辺の角速度を二乗し、両辺で割ります。
I = \ frac {48800} {3969} = 12.3 \ text {kgm} ^ 2
慣性負荷
慣性負荷または私タイプオブジェクトと回転軸に応じて計算できます。 質量とある程度の長さまたは半径を持つオブジェクトの大部分には、慣性モーメントがあります。 慣性を変化への抵抗と考えてください、しかし今回は変化は速度です。 質量が大きく、半径が非常に大きいプーリーは、慣性モーメントが非常に大きくなります。 プーリーを動かすのにかなりのエネルギーがかかるかもしれませんが、プーリーが動き始めた後、慣性負荷を止めるのは難しいでしょう。