Hvert objekt som har masse i universet, har treghetsbelastninger. Alt som har masse har treghet. Treghet er motstanden mot en endring i hastighet og er relatert til Newtons første bevegelseslov.
Forstå treghet med Newtons bevegelseslov
Newtons første lov om bevegelsesier at et objekt i hvile holder seg i ro med mindre det blir handlet av en ubalansert ytre kraft. Et objekt som gjennomgår konstant hastighetsbevegelse vil forbli i bevegelse med mindre det påvirkes av en ubalansert ytre kraft (for eksempel friksjon).
Newtons første lov blir også referert til somtreghetsloven. Treghet er motstanden mot endring i hastighet, noe som betyr at jo mer treghet et objekt har, desto vanskeligere er det å forårsake en betydelig endring i bevegelsen.
Treghetsformel
Ulike objekter har forskjellige treghetsmomenter. Treghet er avhengig av masse og radius eller lengde på objektet og rotasjonsaksen. Følgende indikerer noen av ligningene for forskjellige objekter ved beregning av belastningstreg, for enkelhets skyld vil rotasjonsaksen være omtrent sentrum av objektet eller sentralaksen.
Bøyle rundt sentralaksen:
Jeg = MR ^ 2
HvorJeger treghetsøyeblikket,Mer masse, ogRer radiusen til objektet.
Ringformet sylinder (eller ring) rundt sentralaksen:
I = \ frac {1} {2} M (R_1 ^ 2 + R_2 ^ 2)
HvorJeger treghetsøyeblikket,Mer masse,R1er radien til venstre for ringen, ogR2 er radien til høyre for ringen.
Solid sylinder (eller skive) rundt sentralaksen:
I = \ frac {1} {2} MR ^ 2
HvorJeger treghetsøyeblikket,Mer masse, ogRer radiusen til objektet.
Energi og treghet
Energi måles i joule (J), og treghetsmoment måles i kg x m2 eller kilo multiplisert med kvadratmeter. En god måte å forstå forholdet mellom treghetsmomentet og energi er gjennom fysikkproblemer som følger:
Beregn treghetsmomentet til en disk som har en kinetisk energi på 24.400 J når den roterer 602 omdreininger / min.
Det første trinnet i å løse dette problemet er å konvertere 602 omdr./min til SI-enheter. For å gjøre dette må 602 omdreininger / min konverteres til rad / s. I en fullstendig rotasjon av en sirkel er lik 2π rad, som er en omdreining og 60 sekunder i løpet av et minutt. Husk at enhetene må avbryte for å få rad / s.
602 \ times \ frac {2 \ pi} {60} = 63 \ text {rad / s}
Treghetsmomentet for en disk som sett i forrige avsnitt erJeg = 1 / 2MR2
Siden dette objektet roterer og beveger seg, har hjulet kinetisk energi eller bevegelsesenergi. Den kinetiske energilikningen er som følger:
KE + \ frac {1} {2} Iw ^ 2
HvorKEer kinetisk energi,Jeger treghetsmomentet, ogwer vinkelhastigheten som måles irad / s.
Plugg 24.400 J for kinetisk energi og 63 rad / s for vinkelhastighet i kinetisk energiligning.
24400 = \ frac {1} {2} I (63) ^ 2
Multipliser begge sider med 2.
48800 = I (63) ^ 2
Firkant vinkelhastigheten på høyre side av ligningen og del av begge sider.
I = \ frac {48800} {3969} = 12.3 \ text {kgm} ^ 2
Treghet belastning
Treghetsbelastningen ellerJegkan beregnes avhengig av typeobjektet og rotasjonsaksen. Et flertall av objekter som har masse og en viss lengde eller en radius har et treghetsmoment. Tenk på treghet som motstand mot endring, men denne gangen er endringen hastighet. Remskiver som har høy masse og veldig stor radius vil ha et veldig høyt treghetsmoment. Det kan ta mye energi å få trinsen i gang, men etter at den begynner å bevege seg, vil det være vanskelig å stoppe treghetsbelastningen.