Kandungan
Setiap objek yang mempunyai jisim di alam semesta mempunyai beban inersia. Apa-apa pun yang mempunyai massa mempunyai inersia. Inertia adalah rintangan kepada perubahan halaju dan berkaitan dengan undang-undang gerakan Newtons pertama.
Memahami Inertia Dengan Newtons Law of Motion
Newtons undang-undang gerakan pertama menyatakan bahawa objek di sekeliling tetap bersandar melainkan bertindak oleh tenaga luaran yang tidak seimbang. Objek yang mengalami gerakan halaju yang berterusan akan terus bergerak kecuali dilaksana oleh daya luaran yang tidak seimbang (seperti geseran).
Undang-undang Newtons pertama juga disebut sebagai undang-undang inersia. Inertia adalah rintangan kepada perubahan dalam halaju, yang bermaksud lebih banyak inersia mempunyai objek, semakin sukar untuk menyebabkan perubahan yang signifikan dalam gerakannya.
Formula Inertia
Objek yang berbeza mempunyai momen inersia yang berbeza. Inertia bergantung kepada jisim dan jejari atau panjang objek dan paksi putaran. Berikut ini menunjukkan beberapa persamaan untuk objek yang berbeza apabila mengira inersia beban, untuk kesederhanaan, paksi putaran akan mengenai pusat objek atau paksi tengah.
Hoop mengenai paksi pusat:
I = MR2
Di mana Saya adalah momen inersia, M adalah jisim, dan R adalah jejari objek.
Silinder berjalur (atau cincin) mengenai paksi pusat:
I = 1 / 2M (R12+ R22)
Di mana Saya adalah momen inersia, M adalah jisim, R1 adalah jejari di sebelah kiri cincin, dan _R2 _is jejari di sebelah kanan cincin.
Silinder pepejal (atau cakera) mengenai paksi tengah:
I = 1 / 2MR2
Di mana Saya adalah momen inersia, M adalah jisim, dan R adalah jejari objek.
Tenaga dan Inersia
Tenaga diukur dalam joule (J), dan momen inersia diukur dalam kg x m2 atau kilogram dikalikan dengan meter kuasa dua. Cara yang baik untuk memahami hubungan antara masa inersia dan tenaga adalah melalui masalah fizik seperti berikut:
Kirakan momen inersia cakera yang mempunyai tenaga kinetik 24,400 J apabila berputar 602 rev / min.
Langkah pertama dalam menyelesaikan masalah ini adalah untuk menukar 602 rev / min kepada unit SI. Untuk melakukan ini, 602 rev / min perlu ditukar kepada rad / s. Dalam satu pusingan lengkap bulatan adalah sama dengan 2π rad, iaitu satu revolusi dan 60 saat dalam satu minit. Ingat unit mesti membatalkan untuk mendapatkan rad / s.
602 rev / min x 2_π / 60s = 63 rad / s_
Momen inersia bagi cakera seperti yang dilihat pada bahagian sebelumnya ialah I = 1 / 2MR2
Oleh kerana objek ini berputar dan bergerak, roda mempunyai tenaga kinetik atau tenaga gerakan. Persamaan tenaga kinetik adalah seperti berikut:
KE = 1 / 2Iw2
Di mana KE adalah tenaga kinetik, Saya adalah momen inersia, dan w adalah halaju sudut yang diukur dalam rad / s.
Palamkan 24,400 J untuk tenaga kinetik dan 63 rad / s untuk halaju sudut ke dalam persamaan tenaga kinetik.
24,400 = 1 / 2I (63 rad / s2 )2
Majukan kedua belah pihak dengan 2.
48,800 J = I (63 rad / s2 )2
Keliling halaju sudut di sebelah kanan persamaan dan bahagikan oleh kedua-dua pihak.
48,800 J / 3,969 rad2/ s4 = Saya
Oleh itu momen inersia adalah seperti berikut:
I = 12.3 kgm2
Beban Inersia
Beban inersia atau Saya boleh dikira bergantung kepada jenis objek dan paksi putaran. Majoriti objek yang mempunyai jisim dan panjang atau jejari mempunyai momen inersia. Fikirkan inersia sebagai perlawanan untuk berubah, tetapi kali ini, perubahan adalah halaju. Pulleys yang mempunyai jisim yang tinggi dan radius yang sangat besar akan mempunyai momen inersia yang sangat tinggi. Ia mungkin mengambil banyak tenaga untuk mendapatkan kapi, tetapi selepas ia mula bergerak, ia akan menjadi sukar untuk menghentikan beban inersia.