Rotačný systém - moment zotrvačnosti

Podľa druhého Newtonovho zákona, keď aplikujeme silu na objekt, ktorý obsahuje hmotu, získa zrýchlenie. Pre teleso v kruhovom pohybe, to znamená pre teleso v rotácii, môžeme určiť jeho polohu a rýchlosť ako funkciu premenných, ako je uhol a uhlová rýchlosť, okrem polomeru trajektória.

Pozrime sa na obrázok vyššie, v ňom máme masové telo m ktorá je pripevnená k stredovej osi, ktorá sa otáča kruhovou dráhou, ktorej polomer stojí za to R. Poďme analyzovať tento pohyb. Stále s odkazom na obrázok vyššie, predpokladajme, že sila intenzity F konajte vždy v smere tangenciálnej rýchlosti v telesa hmotnosti m. Pre modul veličín môžeme napísať Newtonov druhý zákon:

Pretože lineárna rýchlosť kruhového pohybu je daná vzťahom v = ω.R, môžeme vyššie uvedenú rovnicu napísať nasledovne:

Vynásobením obidvoch strán R, budeme mať:

Keď vieme, že kvocient medzi uhlovou rýchlosťou a časom nám dáva uhlové zrýchlenie, máme:

F.R = m. R2

Pamätáme si, že sila je kolmá na polomer dráhy, a to vidíme F.R = M je modul krútiaceho momentu vyvíjaného silou F vo vzťahu k stredu kruhového pohybu. Výsledkom je:

M = m. R2.α ⟹ M = I.α

Kde I = m. R2.

rovnica M = I.α uvádza modul krútiaceho momentu M s uhlovým zrýchlením α a s čiastkou Ja ktorá predstavuje rotačnú zotrvačnosť objektu. Množstvo Ja je známy ako moment zotrvačnosti tela a jeho jednota v SI je kg.m2.

V tomto príklade sme dospeli k záveru, že moment zotrvačnosti súvisí to s hmotou aj s polomerom kruhovej dráhy. Moment rovnice zotrvačnosti umožňuje vypočítať moment ktoréhokoľvek telesa, takže môžeme povedať, že moment rovnice zotrvačnosti (M = I.α) je ekvivalentný s Newtonovým druhým zákonom pre objekty vystavené krútiacemu momentu.


Autor: Domitiano Marques
Vyštudoval fyziku

Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/sistema-rotacao-momento-inercia.htm

Otestujte si svoje pozorovacie schopnosti a nájdite sovu na obrázku

Otestujte si svoje pozorovacie schopnosti a nájdite sovu na obrázku

Kto by sa nerád nechal rozprúdiť dobrom hlavolam? S ohľadom na to sme pripravili a vizuálna výzva...

read more
Podarí sa vám nájsť hubu len za 9 sekúnd?

Podarí sa vám nájsť hubu len za 9 sekúnd?

A optická ilúzia je to úžasný fenomén, ktorý dokáže otestovať celý rad kognitívnych a zmyslových ...

read more

Rusi sa uchyľujú k luxusným veciam, aby neprišli o bohatstvo

V dôsledku konfliktu proti Ukrajine znášajú ruskí občania následky vojny priamo vo svojich vrecká...

read more