Sandali ng pagkawalang-galaw. Ang ilang mga detalye ng matibay na mekanika ng katawan

Sandali ng pagkawalang-galaw. Ang ilang mga detalye ng matibay na mekanika ng katawan
Sandali ng pagkawalang-galaw. Ang ilang mga detalye ng matibay na mekanika ng katawan
Anonim

Ang isa sa mga pangunahing pisikal na prinsipyo ng pakikipag-ugnayan ng mga solidong katawan ay ang batas ng pagkawalang-galaw, na binuo ng dakilang Isaac Newton. Nakatagpo natin ang konseptong ito halos palagi, dahil ito ay may napakalaking impluwensya sa lahat ng materyal na bagay ng ating mundo, kabilang ang mga tao. Kaugnay nito, ang pisikal na dami bilang ang sandali ng pagkawalang-galaw ay hindi mapaghihiwalay na nauugnay sa batas na binanggit sa itaas, na tinutukoy ang lakas at tagal ng epekto nito sa mga solidong katawan.

Sandali ng pagkawalang-galaw
Sandali ng pagkawalang-galaw

Mula sa pananaw ng mga mekanika, ang anumang materyal na bagay ay maaaring ilarawan bilang isang hindi nagbabago at malinaw na nakabalangkas (idealized) na sistema ng mga puntos, ang magkaparehong distansya sa pagitan na hindi nagbabago depende sa likas ng kanilang paggalaw. Ginagawang posible ng diskarteng ito na tumpak na kalkulahin ang sandali ng pagkawalang-galaw ng halos lahat ng solidong katawan gamit ang mga espesyal na formula. Ang isa pang kawili-wiling nuance dito ayang katotohanan na ang anumang masalimuot, pagkakaroon ng pinaka masalimuot na tilapon, ang paggalaw ay maaaring katawanin bilang isang hanay ng mga simpleng paggalaw sa espasyo: rotational at translational. Pinapadali din nito ang buhay para sa mga physicist kapag kinakalkula ang pisikal na dami na ito.

Ring moment of inertia
Ring moment of inertia

Upang maunawaan kung ano ang sandali ng pagkawalang-galaw at kung ano ang impluwensya nito sa mundo sa paligid natin, pinakamadaling gamitin ang halimbawa ng matinding pagbabago sa bilis ng pampasaherong sasakyan (pagpepreno). Sa kasong ito, ang mga binti ng isang nakatayong pasahero ay kaladkarin sa pamamagitan ng alitan sa sahig. Ngunit sa parehong oras, walang epekto ang ibibigay sa katawan at ulo, bilang isang resulta kung saan sila ay magpapatuloy sa paggalaw sa parehong tinukoy na bilis sa loob ng ilang oras. Dahil dito, sasandal o mahuhulog ang pasahero. Sa madaling salita, ang sandali ng pagkawalang-galaw ng mga binti, na pinapatay ng puwersa ng alitan sa sahig, ay magiging mas mababa kaysa sa natitirang mga punto ng katawan. Ang kabaligtaran na larawan ay makikita na may matinding pagtaas sa bilis ng isang bus o tram car.

Ang sandali ng pagkawalang-galaw ay maaaring mabalangkas bilang isang pisikal na dami na katumbas ng kabuuan ng mga produkto ng elementarya na masa (mga indibidwal na punto ng isang solidong katawan) at ang parisukat ng kanilang distansya mula sa axis ng pag-ikot. Ito ay sumusunod mula sa kahulugan na ito na ang katangiang ito ay isang additive na dami. Sa madaling salita, ang moment of inertia ng isang materyal na katawan ay katumbas ng kabuuan ng magkatulad na mga tagapagpahiwatig ng mga bahagi nito: J=J1 + J2 + J 3 + …

Sandali ng pagkawalang-galaw ng bola
Sandali ng pagkawalang-galaw ng bola

Ang indicator na ito para sa mga katawan ng kumplikadong geometry ay matatagpuan sa eksperimentong paraan. account para saisaalang-alang ang napakaraming iba't ibang mga pisikal na parameter, kabilang ang density ng isang bagay, na maaaring hindi homogenous sa iba't ibang mga punto, na lumilikha ng tinatawag na mass difference sa iba't ibang mga segment ng katawan. Alinsunod dito, ang mga karaniwang formula ay hindi angkop dito. Halimbawa, ang moment of inertia ng isang singsing na may partikular na radius at pare-parehong density, na mayroong axis ng pag-ikot na dumadaan sa gitna nito, ay maaaring kalkulahin gamit ang sumusunod na formula: J=mR2. Ngunit sa ganitong paraan hindi posibleng kalkulahin ang halagang ito para sa isang hoop, na lahat ng bahagi nito ay gawa sa iba't ibang materyales.

At ang moment of inertia ng isang bola ng solid at homogenous na istraktura ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng formula: J=2/5mR2. Kapag kinakalkula ang tagapagpahiwatig na ito para sa mga katawan na may kaugnayan sa dalawang parallel na axes ng pag-ikot, isang karagdagang parameter ang ipinakilala sa formula - ang distansya sa pagitan ng mga axes, na tinutukoy ng titik a. Ang pangalawang axis ng pag-ikot ay tinutukoy ng titik L. Halimbawa, maaaring ganito ang hitsura ng formula: J=L + ma2.

Maingat na mga eksperimento sa pag-aaral ng inertial motion ng mga katawan at ang likas na katangian ng kanilang interaksyon ay unang ginawa ni Galileo Galilei sa pagpasok ng ikalabing-anim at ikalabimpitong siglo. Pinahintulutan nila ang mahusay na siyentipiko, na nauna sa kanyang panahon, na magtatag ng pangunahing batas sa pangangalaga ng mga pisikal na katawan ng isang estado ng pahinga o rectilinear na paggalaw na may kaugnayan sa Earth sa kawalan ng iba pang mga katawan na kumikilos sa kanila. Ang batas ng pagkawalang-galaw ay naging unang hakbang sa pagtatatag ng mga pangunahing pisikal na prinsipyo ng mekanika, na sa panahong iyon ay ganap pa ring malabo, malabo at malabo. Kasunod nito, si Newton, na bumubuo ng mga pangkalahatang batas ng paggalawkatawan, kasama sa kanila ang batas ng pagkawalang-galaw.

Inirerekumendang: