Fiecare obiect care are masă în univers are sarcini de inerție. Orice are masă are inerție. Inerția este rezistența la o schimbare a vitezei și se referă la prima lege a mișcării lui Newton.
Înțelegerea inerției cu legea mișcării lui Newton
Prima lege a mișcării lui Newtonafirmă că un obiect în repaus rămâne în repaus dacă nu este acționat de o forță externă dezechilibrată. Un obiect care suferă o mișcare cu viteză constantă va rămâne în mișcare dacă nu este acționat de o forță externă dezechilibrată (cum ar fi fricțiunea).
Prima lege a lui Newton este, de asemenea, denumitălegea inerției. Inerția este rezistența la o schimbare a vitezei, ceea ce înseamnă că cu cât un obiect are mai multă inerție, cu atât este mai dificil să provoace o schimbare semnificativă a mișcării sale.
Formula de inerție
Diferite obiecte au momente diferite de inerție. Inerția este dependentă de masă și de raza sau lungimea obiectului și de axa de rotație. Următoarele indică câteva ecuații pentru diferite obiecte atunci când se calculează inerția sarcinii, pentru simplitate, axa de rotație va fi în jurul centrului obiectului sau a axei centrale.
Cerc în jurul axei centrale:
I = MR ^ 2
UndeEueste momentul inerției,Meste masa șiReste raza obiectului.
Cilindru inelar (sau inel) în jurul axei centrale:
I = \ frac {1} {2} M (R_1 ^ 2 + R_2 ^ 2)
UndeEueste momentul inerției,Meste masa,R1este raza din stânga inelului șiR2 este raza din dreapta inelului.
Cilindru solid (sau disc) în jurul axei centrale:
I = \ frac {1} {2} MR ^ 2
UndeEueste momentul inerției,Meste masa șiReste raza obiectului.
Energie și inerție
Energia este măsurată în jouli (J), iar momentul de inerție este măsurat în kg x m2 sau kilograme înmulțite cu metri pătrate. O modalitate bună de a înțelege relația dintre momentul de inerție și energie este prin problemele fizice după cum urmează:
Calculați momentul de inerție al unui disc care are o energie cinetică de 24.400 J când se rotește 602 rpm / min.
Primul pas în rezolvarea acestei probleme este de a converti 602 rev / min în unități SI. Pentru a face acest lucru, 602 rev / min trebuie convertit în rad / s. Într-o rotație completă a unui cerc este egal cu 2π rad, care este o rotație și 60 de secunde într-un minut. Amintiți-vă că unitățile trebuie să se anuleze pentru a obține rad / s.
602 \ times \ frac {2 \ pi} {60} = 63 \ text {rad / s}
Momentul de inerție pentru un disc așa cum se vede în secțiunea anterioară esteI = 1/2 RM2
Deoarece acest obiect se rotește și se mișcă, roata are energie cinetică sau energia mișcării. Ecuația energiei cinetice este următoarea:
KE + \ frac {1} {2} Iw ^ 2
UndeKEeste energia cinetică,Eueste momentul de inerție șiweste viteza unghiulară care este măsurată înrad / s.
Conectați 24.400 J pentru energia cinetică și 63 rad / s pentru viteza unghiulară în ecuația energiei cinetice.
24400 = \ frac {1} {2} I (63) ^ 2
Înmulțiți ambele părți cu 2.
48800 = I (63) ^ 2
Păstrați viteza unghiulară pe partea dreaptă a ecuației și împărțiți la ambele părți.
I = \ frac {48800} {3969} = 12,3 \ text {kgm} ^ 2
Sarcina inerțială
Sarcina inerțială sauEupoate fi calculat în funcție de tipul obiectului și axa de rotație. Majoritatea obiectelor care au masă și o anumită lungime sau o rază au un moment de inerție. Gândiți-vă la inerție ca la rezistența la schimbare, dar de data aceasta, schimbarea este viteza. Scripetele care au o masă mare și o rază foarte mare vor avea un moment de inerție foarte mare. Poate fi nevoie de multă energie pentru a porni fulia, dar după ce începe să se miște, va fi greu să opriți sarcina inerțială.