Katram objektam, kura Visumā ir masa, ir inerces slodzes. Visam, kam ir masa, ir inerce. Inerce ir pretestība ātruma izmaiņām un attiecas uz Ņūtona pirmo kustības likumu.
Inerces izpratne ar Ņūtona kustības likumu
Ņūtona pirmais kustības likumspaziņo, ka objekts, kas atrodas miera stāvoklī, paliek miera stāvoklī, ja vien uz to nerīkojas nelīdzsvarots ārējs spēks. Objekts, kas tiek pakļauts nemainīga ātruma kustībai, paliks kustībā, ja vien uz to iedarbosies nelīdzsvarots ārējs spēks (piemēram, berze).
Pirmais Ņūtona likums tiek saukts arī parinerces likums. Inerce ir pretestība ātruma izmaiņām, kas nozīmē, jo lielāka objektam ir inerce, jo grūtāk ir radīt būtiskas izmaiņas kustībā.
Inerces formula
Dažādiem objektiem ir dažādi inerces momenti. Inerce ir atkarīga no objekta masas, rādiusa vai garuma un rotācijas ass. Tālāk ir norādīti daži vienādojumi dažādiem objektiem, aprēķinot slodzes inerci, vienkāršības labad rotācijas ass būs ap objekta centru vai centrālo asi.
Hoop ap centrālo asi:
I = MR ^ 2
KurEsir inerces moments,Mir masa, unRir objekta rādiuss.
Gredzenveida cilindrs (vai gredzens) ap centrālo asi:
I = \ frac {1} {2} M (R_1 ^ 2 + R_2 ^ 2)
KurEsir inerces moments,Mir masa,R1ir rādiuss pa kreisi no gredzena unR2 ir rādiuss pa labi no gredzena.
Ciets cilindrs (vai disks) ap centrālo asi:
I = \ frac {1} {2} MR ^ 2
KurEsir inerces moments,Mir masa, unRir objekta rādiuss.
Enerģija un inerce
Enerģiju mēra džoulos (J), un inerces momentu mēra kg x m2 vai kilogramus, kas reizināti ar metriem kvadrātā. Labs veids, kā izprast attiecības starp inerces momentu un enerģiju, ir šādas fizikas problēmas:
Aprēķiniet diska inerces momentu, kura kinētiskā enerģija ir 24 400 J, griežot 602 apgriezienus minūtē.
Pirmais solis šīs problēmas risināšanā ir 602 apgriezienu minūtē pārveidošana SI vienībās. Lai to izdarītu, 602 apgriezieni minūtē jāpārvērš par rad / s. Vienā pilnā apļa pagriezienā vienāds ar 2π rad, kas ir viens apgrieziens un 60 sekundes minūtē. Atcerieties, ka vienības ir jāatceļ, lai iegūtu rad / s.
602 \ reizes \ frac {2 \ pi} {60} = 63 \ teksts {rad / s}
Diska inerces moments, kā redzams iepriekšējā sadaļā, irEs = 1 / 2MR2
Tā kā šis objekts rotē un kustas, ritenim ir kinētiskā enerģija vai kustības enerģija. Kinētiskās enerģijas vienādojums ir šāds:
KE + \ frac {1} {2} Iw ^ 2
KurKEir kinētiskā enerģija,Esir inerces moments, unwir leņķa ātrums, ko mērarad / s.
Kinētiskās enerģijas vienādojumā pievienojiet 24 400 J kinētiskajai enerģijai un 63 rad / s leņķa ātrumam.
24400 = \ frac {1} {2} I (63) ^ 2
Reiziniet abas puses ar 2.
48800 = Es (63) ^ 2
Kvadrāta leņķa ātrumu vienādojuma labajā pusē un daliet ar abām pusēm.
I = \ frac {48800} {3969} = 12,3 \ teksts {kgm} ^ 2
Inerciālā slodze
Inerciālā slodze vaiEsvar aprēķināt atkarībā no objekta tipa un rotācijas ass. Lielākajai daļai objektu, kam ir masa un kāds garums vai rādiuss, ir inerces moments. Padomājiet par inerci kā pretestību izmaiņām, taču šoreiz izmaiņas ir ātrums. Skriemeļiem, kuriem ir liela masa un ļoti liels rādiuss, būs ļoti liels inerces moments. Lai skriemeļa iedarbināšana varētu prasīt daudz enerģijas, bet pēc tam, kad tas sāk kustēties, būs grūti apturēt inerciālo slodzi.