Содержание
Каждый объект, имеющий массу во вселенной, имеет инерционные нагрузки. Все, что имеет массу, имеет инерцию. Инерция является сопротивлением изменению скорости и относится к первому закону движения Ньютона.
Понимание инерции с законом движения Ньютона
Ньютонов первый закон движения утверждает, что объект в состоянии покоя остается в состоянии покоя, если на него не действует несбалансированная внешняя сила. Объект, испытывающий движение с постоянной скоростью, будет оставаться в движении, если на него не воздействует несбалансированная внешняя сила (такая как трение).
Первый закон Ньютона также упоминается как закон инерции, Инерция - это сопротивление изменению скорости, что означает, что чем больше инерция у объекта, тем сложнее вызвать существенное изменение его движения.
Формула инерции
Разные объекты имеют разные моменты инерции. Инерция зависит от массы и радиуса или длины объекта и оси вращения. Далее указаны некоторые уравнения для разных объектов при расчете инерции нагрузки, для простоты ось вращения будет находиться вокруг центра объекта или центральной оси.
Обруч вокруг центральной оси:
Я = MR2
где я это момент инерции, M это масса, и р это радиус объекта.
Кольцевой цилиндр (или кольцо) вокруг центральной оси:
I = 1 / 2M (R12+ R22)
где я это момент инерции, M это масса, р1 радиус слева от кольца, а _R2 _ это радиус справа от кольца.
Сплошной цилиндр (или диск) вокруг центральной оси:
I = 1 / 2MR2
где я это момент инерции, M это масса, и р это радиус объекта.
Энергия и Инерция
Энергия измеряется в джоулях (Дж), а момент инерции измеряется в кг х м2 или килограммы, умноженные на квадратные метры. Хороший способ понять взаимосвязь между моментом инерции и энергией - это физические проблемы:
Рассчитайте момент инерции диска с кинетической энергией 24 400 Дж при вращении 602 об / мин.
Первым шагом в решении этой проблемы является преобразование 602 об / мин в единицы СИ. Для этого необходимо преобразовать 602 об / мин в рад / с. В одном полном обороте круг равен 2π рад, что составляет один оборот и 60 секунд в минуту. Помните, что единицы должны быть отменены, чтобы получить рад / с.
602 об / мин x 2_π / 60 с = 63 рад / с_
Момент инерции для диска, как видно из предыдущего раздела, I = 1 / 2MR2
Поскольку этот объект вращается и движется, колесо обладает кинетической энергией или энергией движения. Уравнение кинетической энергии выглядит следующим образом:
КЕ = 1 / 2Iw2
где К.Е. это кинетическая энергия, я это момент инерции, и вес угловая скорость, которая измеряется в рад / с.
Включите 24 400 Дж для кинетической энергии и 63 рад / с для угловой скорости в уравнение кинетической энергии.
24 400 = 1 / 2I (63 рад / с2 )2
Умножьте обе стороны на 2.
48 800 J = I (63 рад / с2 )2
Выровняйте угловую скорость с правой стороны уравнения и разделите на обе стороны.
48 800 Дж / 3969 рад2/ s4 = Я
Поэтому момент инерции следующий:
Я = 12,3 кгм2
Инерционная нагрузка
Инерционная нагрузка или я можно рассчитать в зависимости от типа объекта и оси вращения. Большинство объектов, которые имеют массу и некоторую длину или радиус, имеют момент инерции. Думайте об инерции как о сопротивлении переменам, но на этот раз изменение - это скорость. Шкивы, которые имеют большую массу и очень большой радиус, будут иметь очень высокий момент инерции. Для запуска шкива может потребоваться много энергии, но после того, как он начнет двигаться, остановить инерционную нагрузку будет непросто.