Moment quán tính. Một số chi tiết về cơ học của chất rắn

Một trong những nguyên lý cơ bản cơ bản của sự tương tác của chất rắn là quy luật quán tính do nhà Isaac Newton vĩ đại xây dựng . Với khái niệm này, chúng tôi đi qua hầu như liên tục, vì nó có ảnh hưởng cực lớn đến tất cả các đối tượng vật chất của thế giới của chúng ta, kể cả con người. Ngược lại, một khối lượng vật lý như là quán tính quán tính gắn liền với luật được đề cập ở trên, xác định lực và thời gian tác động đối với chất rắn.

Từ quan điểm của cơ học, bất kỳ đối tượng vật chất nào cũng có thể được mô tả như là một hệ thống các điểm không đổi và được cấu trúc rõ ràng (lý tưởng hoá), khoảng cách lẫn nhau giữa chúng không khác nhau tùy thuộc vào tính chất của chuyển động của chúng. Cách tiếp cận như vậy làm cho nó có thể tính toán chính xác theo công thức đặc biệt thời điểm quán tính của thực tế tất cả các chất rắn. Một khác biệt thú vị ở đây là bất kỳ phức tạp, có quỹ đạo phức tạp nhất , có thể được biểu diễn như là một tập các chuyển vị đơn giản trong không gian: luân phiên và chuyển ngữ. Điều này cũng tạo điều kiện cho cuộc sống của các nhà vật lí trong việc tính toán một số lượng vật lý nhất định.

Hiểu được chính xác thời điểm quán tính và tác động của nó đối với thế giới chung quanh chúng ta là dễ dàng nhất với ví dụ về sự thay đổi đột ngột về tốc độ của một chiếc xe chở khách (phanh). Trong trường hợp này, bàn chân của một sự ma sát khách hàng đứng trên sàn sẽ mang đi. Nhưng do đó trên một thân cây và một đầu bất kỳ ảnh hưởng sẽ không được đưa ra, do những gì họ cho một thời gian sẽ tiếp tục di chuyển với tốc độ thiết lập trước đó. Kết quả là hành khách sẽ nghiêng về phía trước hoặc ngã. Nói cách khác, thời điểm quán tính của bàn chân, bị dập tắt bởi lực ma sát trên sàn, sẽ thấp hơn đáng kể so với các điểm còn lại của cơ thể. Hình ảnh đối diện sẽ được quan sát với sự gia tăng nhanh chóng của tốc độ xe buýt hoặc xe điện.

Moment quán tính có thể được hình thành như một khối lượng vật lý bằng tổng của các sản phẩm của khối lượng cơ bản (những điểm riêng lẻ của một chất rắn) trên một ô vuông của khoảng cách của chúng từ trục xoay. Theo định nghĩa này, đặc tính này là một số phụ gia. Nói một cách đơn giản, thời điểm quán tính của vật liệu bằng với tổng các chỉ số tương tự của các phần của nó: J = J ₁ + J ₂ + J ₃ + ...

Chỉ thị này cho các vật thể hình học phức tạp được tìm thấy thực nghiệm. Chúng ta phải tính đến quá nhiều thông số vật lý khác nhau, bao gồm mật độ vật thể có thể không đồng nhất ở các điểm khác nhau của nó, tạo ra sự khác biệt được gọi là sự khác biệt về khối lượng ở các phân đoạn khác nhau của cơ thể. Theo đó, các công thức chuẩn không phù hợp ở đây. Ví dụ, thời điểm quán tính của một vòng với một bán kính nhất định và mật độ đồng nhất, có một trục quay đi qua trung tâm, có thể được tính theo công thức sau: J = mR ² . Nhưng theo cách này thì sẽ không thể tính được giá trị này cho vòng, tất cả các phần của nó đều được làm bằng các vật liệu khác nhau.

Và thời điểm quán tính của một quả bóng có cấu trúc liên tục và đồng nhất có thể được tính theo công thức: J = 2 / 5mR ² . Khi tính toán chỉ số này cho các vật thể đối với hai trục song song của phép quay, một tham số bổ sung được đưa vào công thức - khoảng cách giữa các trục, ký hiệu bởi chữ cái a. Trục thứ hai của luân chuyển được biểu thị bằng chữ L. Ví dụ, công thức có thể có dạng sau: J = L + ma ² .

Các thí nghiệm cẩn thận về nghiên cứu chuyển động quán tính của cơ thể và bản chất của sự tương tác của chúng được Galileo Galilei tạo ra ở đầu cuối thế kỷ XVI và XVI. Họ cho phép nhà khoa học vĩ đại, người đã đi trước thời đại, để thiết lập luật cơ bản về việc bảo tồn bởi các cơ thể vật lý của một trạng thái nghỉ ngơi hoặc chuyển động thẳng đứng tương đối với Trái Đất nếu không có ảnh hưởng của các cơ quan khác trên chúng. Luật quán tính là bước đầu tiên trong việc thiết lập các nguyên lý cơ học cơ bản, trong khi vẫn còn mơ hồ, không rõ ràng và mơ hồ. Sau đó, Newton, xây dựng các luật chung về chuyển động của cơ thể, bao gồm trong số của chúng và luật quán tính.