Sisu
Igal objektil, mille mass on universumis, on inertskoormus. Kõigil, millel on mass, on inertsus. Inerts on vastupidavus kiiruse muutusele ja on seotud Newtoni esimese liikumisseadusega.
Inertsist arusaamine Newtoni liikumisseadusega
Newtoni esimene liikumisseadus nendib, et puhkeasendis olev objekt jääb puhkeolekusse, kui sellele ei reageeri tasakaalustamata väline jõud. Objekt, kus toimub püsikiirusel liikumine, jääb liikuma, kui sellele ei reageeri tasakaalustamata väline jõud (näiteks hõõrdumine).
Newtoni esimest seadust nimetatakse ka inertsiseadus. Inerts on vastupidavus kiiruse muutusele, mis tähendab, et mida suurem inerts on objekt, seda keerulisem on selle liikumises olulist muutust põhjustada.
Inertsivormel
Erinevatel objektidel on erinevad inertsmomendid. Inerts sõltub massist, objekti raadiusest või pikkusest ja pöördeteljest. Allpool on toodud mõned võrrandid erinevate objektide jaoks koormuse inertsuse arvutamisel, lihtsuse mõttes on pöördetelg objekti keskpunktis või keskteljel.
Hoop kesktelje ümber:
I = MR2
Kus Mina on inertsimoment, M on mass ja R on objekti raadius.
Rõngassilinder (või rõngas) kesktelje ümber:
I = 1 / 2M (R12+ R22)
Kus Mina on inertsimoment, M on mass, R1 on raadius vasakul ringist ja _R2 _raadius on rõngast paremal.
Tahke silinder (või ketas) kesktelje ümber:
I = 1 / 2MR2
Kus Mina on inertsimoment, M on mass ja R on objekti raadius.
Energia ja inerts
Energiat mõõdetakse džaulides (J) ja inertsimomenti mõõdetakse kg x m2 või kilogrammid korrutatuna ruutmeetritega. Hea viis inertsimomendi ja energia vahelise seose mõistmiseks on füüsikaprobleemid järgmiselt:
Arvutage ketta inertsmoment, mille kineetiline energia on 24 400 J pöörlemisel 602 pööret minutis.
Esimene samm selle probleemi lahendamisel on teisendada 602 pööret minutis SI ühikuteks. Selleks tuleb 602 pööret minutis teisendada rad / s. Ringi ühe täieliku pöörde korral võrdub 2π rad, mis on üks pööre ja 60 sekundit minutis. Pidage meeles, et kiiruse / kiiruse saamiseks peavad ühikud tühistama.
602 pööret minutis x 2_π / 60s = 63 rad / s_
Eelmises osas näidatud ketta inertsimoment on I = 1 / 2MR2
Kuna see objekt pöörleb ja liigub, on rattal kineetiline energia või liikumisenergia. Kineetilise energia võrrand on järgmine:
KE = 1 / 2Iw2
Kus KE on kineetiline energia, Mina on inertsimoment ja w on nurkkiirus, mida mõõdetakse ühikutes rad / s.
Ühendage kineetilise energia võrrandisse 24 400 J ja kineetilise kiirusega 63 rad / s.
24 400 = 1 / 2I (63 rad / s2 )2
Korrutage mõlemad pooled 2-ga.
48 800 J = I (63 rad / s2 )2
Nurgakiirus võrrandi paremal küljel ruudu ruudu järgi jagage mõlemalt poolt.
48 800 J / 3969 rad2/ s4 = Mina
Seetõttu on inertsimoment järgmine:
I = 12,3 kgm2
Inertsiaalne koormus
Inertsiaalne koormus või Mina saab arvutada sõltuvalt tüübiobjektist ja pöörlemisteljest. Enamikul objektidest, millel on mass ja pikkus või raadius, on inertsimoment. Mõelge inertsist kui muutuste vastupanust, kuid seekord on muutuseks kiirus. Rihmarattad, millel on suur mass ja väga suur raadius, omavad väga suurt inertsimomenti. Rihma minek võib võtta palju energiat, kuid pärast liikuma hakkamist on inertskoormuse peatamine raske.