Щоб змінити швидкість переміщення тіла в просторі, необхідно докласти деяке зусилля. Цей факт відноситься до всіх видів механічного руху і пов’язаний з наявністю інерційних властивостей об’єктів, які мають масу. У даній статті розглядається обертання тіл і дається поняття про їх моменті інерції.
Що таке обертання з точки зору фізики?
Відповідь на це питання може дати кожна людина, оскільки цей фізичний процес нічим не відрізняється від його поняття в побуті. Процес обертання являє собою переміщення об’єкта, що має кінцевою масою, по круговій траєкторії навколо деякої уявної осі. Можна навести такі приклади обертання:
- Рух колеса автомобіля або велосипеда.
- Обертання лопатей вертольота або вентилятора.
- Рух нашої планети навколо осі і навколо Сонця.
Які фізичні величини характеризують процес обертання?
Переміщення по колу описується набором величин у фізиці, основні з яких перераховані нижче:
- r – відстань до осі матеріальної точки масою m.
- ω і α – кутова швидкість і прискорення, відповідно. Перша величина показує, на скільки радіан (градусів) тіло повертається навколо осі за одну секунду, друга величина описує швидкість зміни в часі першої.
- L – момент імпульсу, який подібний аналогічною характеристикою при лінійному русі.
- I – момент інерції тіла. Ця величина розглядається нижче у статті детально.
- M – момент сили. Він характеризує ступінь зміни величини L, якщо прикладена зовнішня сила.
Перераховані величини пов’язані один з одним наступними формулами обертального руху:
Перша формула описує круговий рух тіла у відсутності дії зовнішніх моментів сил. В наведеному вигляді вона відображає закон збереження моменту імпульсу L. Другий вираз описує випадок прискорення або сповільнення обертання тіла в результаті дії моменту сили M. Обидва вирази часто використовуються при вирішенні задач динаміки по круговій траєкторії.
Як видно з цих формул, момент інерції щодо осі (I) в них використовується в якості деякого коефіцієнта. Розглянемо докладніше цю величину.
