ما هو الجمود؟ معنى كلمة "الجمود". القصور الذاتي للجسم جامد. تقرير من لحظة الجمود

من التجربة اليومية يمكننا أن نؤكد الاستنتاج التالي: سرعة واتجاه حركة الجسم يمكن تغيير فقط خلال تفاعله مع هيئة أخرى. هذا يؤدي إلى ظاهرة القصور الذاتي، الذي نناقش في هذه المقالة.

ما هو الجمود؟ الحياة المثال الملاحظات

النظر في الحالة التي يكون فيها أي هيئة في المرحلة الأولى من التجربة هو بالفعل في الحركة. في وقت لاحق سوف نرى أن الانخفاض في سرعة ووقف الجسم لا يمكن أن تتم دون إذن، لأن السبب في ذلك هو تأثير عليه من جهة أخرى.

ربما لديك أكثر من مرة واحدة لاحظ كيف الركاب الذين يسافرون في وسائل النقل العام، تميل إلى الأمام فجأة أثناء الكبح أو الضغط على جانبها في منعطفا حادا. لماذا؟ شرح أبعد من ذلك. عندما، على سبيل المثال، والرياضيين تشغيل مسافة معينة، فإنها تحاول تطوير السرعة القصوى. من خلال تشغيل خط النهاية، فمن الممكن بالفعل، وليس لتشغيل، ولكن لا يمكنك التوقف القصير، وحتى تشغيل الرياضي على بعد أمتار قليلة، وهذا هو، ويؤدي الساحلية.

من ما سبق أمثلة ذلك يمكن الاستنتاج بأن جميع الهيئات لديها ميزة للحفاظ على سرعة واتجاه الحركة، من دون أن تكون قادرة في الوقت نفسه على الفور تغيير في وقت لاحق العمل من الجسم. يمكننا أن نفترض أنه في غياب الإجراءات الخارجية من الجسم والمحافظة على سرعة واتجاه حركة طالما تريد. فما هو الجمود؟ هذا سرعة الجسم الحفاظ الظاهرة في غياب التعرض لغيرها من الهيئات.

افتتاح الجمود

هذه الخاصية الهيئات اكتشفت أن العالم الإيطالي غاليليو غاليلي. واستنادا إلى تجاربهم والمنطق، وقال: إذا لم يكن الجسم تتفاعل مع غيرها من الهيئات، فهو إما في حالة من الهدوء أو يتحرك بشكل موحد. اكتشافاته المدرجة في العلم باعتباره قانون القصور الذاتي، ولكن بمزيد من التفصيل وضعت عليه رينيه ديكارت وإسحاق Nyuton نفذت بالفعل في نظامها القوانين.

مثيرة للاهتمام حقيقة: الجمود، وتعريف الذي أدى بنا إلى غاليليو، اعتبر في اليونان القديمة أرسطو، ولكن بسبب عدم وجود تطور العلم، لم يعط الصياغة الدقيقة. قانون نيوتن الأول ما يلي: هناك
الإطار المرجعي فيما يتعلق التي الجسم الذي يتحرك بثبات يحافظ على سرعته ثابت إذا لم تعمل أي هيئة أخرى. صيغة الجمود في نموذج واحد ومعمم مفقود، ولكن دون نقدم مجموعة من الصيغ الأخرى، تكشف معالمه.

الجمود الهيئات

ونحن نعلم جميعا أن سرعة الإنسان، سيارة، قطار، سفينة أو هيئات أخرى تزيد تدريجيا، وعندما تبدأ في التحرك. شهدت لكم جميعا عن إطلاق الصواريخ على شاشة التلفزيون أو تقلع الطائرات في المطار - أنها تزيد من السرعة ليست متقلبة، ولكن تدريجيا. المراقبة، فضلا عن الممارسة اليومية تشير إلى أن جميع الهيئات لديها ميزة مشتركة: سرعة الحركة من الهيئات في عملية تفاعلها يتغير تدريجيا، وبالتالي فإنها تحتاج إلى تغيير لبعض الوقت. تسمى هذه الميزة للهاتف الجمود.

كل الجسم الخامل، ولكن ليس كل من نفس الجمود. الهيئات التفاعل اثنين وسوف يكون أعلى في النظام، الذي سيمتلك تسارع أقل. لذلك، على سبيل المثال، عند اطلاق النار من بندقية يصبح تسارع أقل من خرطوشة. عندما التنافر المتبادل بين الكبار والأطفال والكبار متزلج يتلقى تسارع أقل من الأطفال. هذا يدل على أن الجمود شخص بالغ أكثر.

لتميز الجمود الهيئات دخلت الخاصة قيمة - وزن الجسم، وهي عادة ما تكون يرمز له بالحرف م. من أجل أن تكون قادرة على المقارنة بين الجماهير من مختلف الهيئات، ينبغي النظر في كتلة من أي منها على حدة. لها الخيار يمكن أن يكون تعسفيا، ولكن يجب أن تكون مريحة للاستخدام العملي. وSI وحدة من كتلة استغرق خاص الإشارة من الصعب سبيكة من البلاتين والايريديوم. هو كل واحد منا اسم معروف أنه - كيلوغرام. وتجدر الإشارة إلى أن القصور الذاتي للجسم جامد ومن 2 أنواع: متعدية والتناوب. في الحالة الأولى، وقدر من الجمود هو كتلة، في الثانية - لحظة من الجمود، والتي سوف نناقش في وقت لاحق.

لحظة من الجمود

ما يسمى العددية كمية فيزيائية. وSI وحدة من لحظة الجمود غير كجم · م ^2. صيغة معممة على النحو التالي:

هنا، م _ط - هو كتلة من النقاط من الجسم، ص _ط - غير المسافة من الجسم إلى ض محور نقطة في المكانية تنسيق النظام. في التفسير اللفظي يمكننا ان نقول ان لحظة الجمود يتحدد مبلغ من المنتجات من كتلة الابتدائية مضروبة في مربع المسافة إلى مجموعة القاعدة.

وهناك صيغة أخرى، تتميز لحظة معينة من الجمود:

هناك دسم - كتلة الخلية، ص - المسافة من العنصر إلى المحور دسم ض. فظيا يمكن أن تصاغ على النحو التالي: لحظة من الجمود من كتلة نقاط النظام، أو نسبة إلى القطب الجسم (نقطة واحدة) - هو جبري مجموع المنتجات من كتلة من المواد نقاط صنع ما يصل الجسم، ومربع المسافة من 0 إلى القطب.

ومن الجدير بالذكر أن هناك 2 أنواع حظات من الجمود - محوري والطرد المركزي. وهناك أيضا شيء من هذا القبيل لحظات الرئيسية من الجمود (GMI) (فيما يتعلق المحاور الرئيسية). وكقاعدة عامة، فهي دائما متميزة. الآن يمكننا حساب لحظات من الجمود بالنسبة للعديد من الهيئات (اسطوانة، القرص، الكرة، المخروط، الكرة، وهلم جرا.)، لكننا لن الخوض في صقل جميع الصيغ.

نظام مرجعي

القانون الأول لنيوتن التعامل مع حركة مستقيمة موحدة، وهو ما يمكن ملاحظته إلا في إطار معين المرجعية. حتى التحليل التقريبي للظواهر الميكانيكية يدل على أن قانون القصور الذاتي لا يتم تنفيذ في جميع الأطر المرجعية.

النظر في تجربة بسيطة: نضع الكرة على طاولة الأفقي في السيارة ومراقبة حركتها. إذا كان القطار سيكون في حالة من الهدوء النسبي إلى الأرض، ثم الكرة سوف تبقى هادئا طالما لم نتصرف على ذلك من قبل هيئة أخرى (على سبيل المثال، اليد). لذلك، في نظام مرجعي مقترن الأرض، وقانون القصور الذاتي يحمل.

تخيل أن القطار سوف يذهب من الأرض بشكل موحد ومباشرة. ثم، في نظام مرجعي مقترن القطار، فإن الكرة إنقاذ حالة ذهنية، واحد مقترن الأرض، - حالة حركة موحدة. لذلك، يتم تنفيذ قانون القصور الذاتي ليس فقط في الإطار المرجعي المرتبطة الأرض، ولكن أيضا في جميع تتحرك قريب أخرى إلى الأرض بشكل موحد ومباشرة.

الآن تخيل أن القطار تلتقط سرعة بسرعة أو فجأة يتحول (في جميع الحالات، هو تسارع بالنسبة للأرض). ثم، كما كان من قبل، والكرة يحافظ موحدة و مستقيم الخطوط الحركة، و الذي كان قد قبل مسرعة القطار. ومع ذلك، فيما يتعلق قطار الكرة نفسها يأتي من حالة من الهدوء، على الرغم من عدم وجود الجسم التي من شأنها أن يستنتج منه. وهذا يعني أنه في الإطار المرجعي المرتبطة تسارع القطار المتعلقة الأرض، وقانون القصور الذاتي هو كسر.

وهكذا، وتسمى الإطار الذي كنت قانون القصور الذاتي بالقصور الذاتي. وتلك التي لا تنفذ، - غير بالقصور الذاتي. تحدد لهم ببساطة: إذا كان الجسم يتحرك بشكل موحد في خط مستقيم (في بعض الحالات - هو الهدوء)، ونظام بالقصور الذاتي. إذا كانت الحركة غير متكافئ - غير بالقصور الذاتي.

قوة القصور الذاتي

هذا هو قيمتها إلى حد ما مفهوم، وذلك في محاولة قدر الإمكان للنظر فيه بالتفصيل. هنا مثال على ذلك. أنت تقف بهدوء في الحافلة. فجأة يبدأ التحرك، وبالتالي الحصول على التسارع. سوف الهزيل الماضي الظهر. ولكن لماذا؟ من أنت سحبت؟ من وجهة نظر مراقب على الأرض (نظام مرجعي بالقصور الذاتي) التي تبقى في مكانها، في حين نفذت القانون الأول لنيوتن. من وجهة نظر المراقب وجهة نظر في الحافلة، البدء إلى الوراء، كما لو كان تحت أي قوة. في الواقع، الساقين، التي ترتبط بها احتكاك مع أرضية الحافلة، والمضي قدما مع ذلك، ولكم،
فقدان التوازن، وقال انه كان لتراجع. وهكذا، في وصف حركة الجسم في غير بالقصور الذاتي الإطار المرجعي غير الضروري إدخال وتأخذ بعين الاعتبار إضافي القوى التي عمل على جزء من الجسم العلاقات مع هذا النظام. هذه القوى هي قوى القصور الذاتي.

يرجى ملاحظة أن تكون وهمية لأنه لا يوجد هيئة واحدة أو الميدان، تحت تأثير الذي كنت قد بدأت في التحرك في الحافلة. لا تنطبق قوانين نيوتن للقوات بالقصور الذاتي، ولكن، لاستخدامها جنبا إلى جنب مع قوات "حقيقية" يسمح لنا لوصف الحركة في النظم المرجعية غير بالقصور الذاتي التعسفية باستخدام أدوات مختلفة. هذا هو بيت القصيد من قوات المدخلات من الجمود.

حتى الآن تعلمون ما هو الجمود، لحظة أنظمة الجمود والمرجعية بالقصور الذاتي، وقوات بالقصور الذاتي. الانتقال.

أنظمة الحركة متعدية

لنفترض أن بعض الجسم في الإطار المرجعي غير بالقصور الذاتي تتحرك مع تسارع _و0 بالنسبة لقوة القصور الذاتي يعمل F. لالتناظرية المعادلة غير بالقصور الذاتي قانون نيوتن الثاني له شكل:

حيث بنتيجة ₀ - تسارع الجسم من كتلة m، والذي كان سببه قوة F نسبة إلى إطار غير بالقصور الذاتي المرجعية. _Іn F - قوة _{القصور الذاتي.} وF القوة على الجانب الأيمن هو "الحقيقي" في بمعنى أنه هو التفاعل الناتجة من المواد الصلبة بالاعتماد فقط على الفرق بين الإحداثيات وسرعات النقاط المواد المتفاعلة التي لا تتغير من إطار واحد إلى آخر، والانتقال translationally. وبالتالي، فإنه لا يغير والقوة F. وغير ثابتة فيما يتعلق مثل هذا التحول. وهنا ينشأ _іn F ليس بسبب التفاعل بين الهيئات، ولكن بسبب حركة متسارعة من النظام المرجعي، الذي هو السبب في أنه هو تغيير في الانتقال السريع إلى نظام مختلف، لذلك فإنه ليس ثابتة.

قوة الطرد المركزي من الجمود

النظر في سلوك الهيئات في إطار غير بالقصور الذاتي المرجعية. XOY تدور النسبي لنظام بالقصور الذاتي يعني افترضنا الأرض في ثابت وω سرعة الزاوي. ومن الأمثلة على ذلك النظام في الشكل أدناه.

يظهر فوق القرص، حيث قضيب ثابت شعاعيا ويرتدي الكرة الزرقاء "مرتبطة" إلى محور بالسيارة من حبل مرن. حتى تدور القرص، لا تشوه الحبل. ومع ذلك، عندما دفع الفك الكرة قليلا على امتداد الحبل حتى قوة مرنة F _{الأربعاء} لا تصبح مثل هذا، وهذا هو نتاج الكتلة m على الكرة في تسارعها العادي _ن = -ω ² R، ثم هناك F = -mω _راجع ² _R، حيث R - هو نصف قطر الدائرة التي تصف لمبة خلال الدوران حول النظام.

إذا بقي القرص سرعة ω الزاوي المستمر، والكرة ستتوقف الحركة فيما يتعلق OX المحور. في هذه الحالة نسبيا يرتبط النظام المرجعي XOY مع القرص، فإن الكرة ستكون في حالة من الهدوء. وهذا يفسر حقيقة أن في هذا النظام، بالإضافة إلى قوة F _{الأربعاء،} يعمل على الكرة F _CF الجمود، وهو من إخراج طول نصف قطر من محور القرص الدوران. قوة، وقد شكل، كما في الصيغة أدناه، ودعا إلى الطرد المركزي قوة القصور الذاتي. يمكن أن يحدث فقط في الدورية الأطر المرجعية.

قوة كوريوليس

وتبين أنه عندما تتحرك الهيئات فيما يتعلق إطار الدورية للإشارة، لهم، بالإضافة إلى قوة الطرد المركزي من الجمود، وتعمل قوة أخرى - كوريوليس. هو دائما عمودي على سرعة ناقل V من الجسم، مما يعني أنه لا يتم تنفيذ أي عمل على الجسم. ونحن نؤكد أن قوة كوريوليس يتجلى فقط عندما يكون الجسم يتحرك فيما يتعلق الإطار المرجعي غير بالقصور الذاتي، الذي ينفذ دوران. صيغته كما يلي:

لأن عبارة (ت * ω) وتعطى من قبل المنتج ناقلات ناقلات بين قوسين، ثم يمكن أن نخلص إلى أن اتجاه قوة كوريوليس يحدده قاعدة اليد اليمنى بالنسبة لهم. وحدتها هي:

هنا Ө - هي الزاوية بين المتجهين الخامس وث.

وفي الختام

القصور الذاتي - انها ظاهرة مدهشة الذي يطارد يوميا كل كائن مئات المرات الإنسان، حتى لو كنا لا تلاحظ ذلك. ونحن نعتقد أن هذه المادة قد أعطاك إجابات مهمة على الأسئلة حول ما هو الجمود، وهذا هو قوة وعزم القصور الذاتي، الذي اكتشف ظاهرة القصور الذاتي. من المؤكد أنه كان مثيرا للاهتمام.