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Chaque objet qui a une masse dans l'univers a des charges d'inertie. Tout ce qui a une masse a une inertie. L'inertie est la résistance à un changement de vitesse et se rapporte à la première loi de mouvement de Newtons.
Comprendre l'inertie avec la loi de Newton
Première loi de motion de newton déclare qu'un objet au repos reste au repos à moins d'être sollicité par une force externe déséquilibrée. Un objet soumis à un mouvement à vitesse constante restera en mouvement sauf s’il est soumis à une force externe déséquilibrée (telle que le frottement).
La première loi de Newton est également appelée la loi d'inertie. L'inertie est la résistance à un changement de vitesse, ce qui signifie que plus un objet a d'inertie, plus il est difficile de provoquer un changement important de son mouvement.
Formule Inertia
Différents objets ont différents moments d'inertie. L'inertie dépend de la masse et du rayon ou de la longueur de l'objet et de l'axe de rotation. Ce qui suit indique certaines des équations pour différents objets lors du calcul de l'inertie de la charge. Par souci de simplicité, l'axe de rotation se situera autour du centre de l'objet ou de l'axe central.
Cerceau autour de l'axe central:
I = MR2
Où je est le moment d'inertie, M est la masse, et R est le rayon de l'objet.
Cylindre annulaire (ou anneau) autour de l'axe central:
I = 1 / 2M (R12+ R22)
Où je est le moment d'inertie, M est la masse, R1 est le rayon à gauche de l'anneau, et _R2 _est le rayon à droite de l'anneau.
Cylindre solide (ou disque) autour de l'axe central:
I = 1 / 2MR2
Où je est le moment d'inertie, M est la masse, et R est le rayon de l'objet.
Energie et Inertie
L'énergie est mesurée en joules (J) et le moment d'inertie est mesuré en kg x m2 ou kilogrammes multiplié par mètres carrés. Un bon moyen de comprendre la relation entre le moment d’inertie et l’énergie consiste à résoudre les problèmes de physique suivants:
Calculez le moment d'inertie d'un disque qui a une énergie cinétique de 24 400 J lors d'une rotation de 602 tr / min.
La première étape pour résoudre ce problème consiste à convertir 602 tr / min en unités SI. Pour ce faire, vous devez convertir 602 tr / min en rad / s. Dans une rotation complète d'un cercle est égal à 2π rad, ce qui correspond à un tour et 60 secondes dans une minute. N'oubliez pas que les unités doivent annuler pour obtenir des rad / s.
602 tours / min x 2_π / 60s = 63 rad / s_
Le moment d'inertie d'un disque, comme indiqué dans la section précédente, est I = 1 / 2MR2
Comme cet objet est en rotation et en mouvement, la roue a une énergie cinétique ou énergie de mouvement. L'équation d'énergie cinétique est la suivante:
KE = 1 / 2Iw2
Où KE est l'énergie cinétique, je est le moment d'inertie, et w est la vitesse angulaire mesurée en rad / s.
Branchez 24 400 J pour l’énergie cinétique et 63 rad / s pour la vitesse angulaire dans l’équation de l’énergie cinétique.
24 400 = 1 / 2I (63 rad / s2 )2
Multipliez les deux côtés par 2.
48 800 J = I (63 rad / s2 )2
Place la vitesse angulaire sur le côté droit de l'équation et divise par les deux côtés.
48 800 J / 3 969 rad2/ s4 = Je
Par conséquent, le moment d'inertie est le suivant:
I = 12,3 kgm2
Charge inertielle
La charge inertielle ou je peut être calculé en fonction du type d'objet et de l'axe de rotation. Une majorité d'objets ayant une masse et une longueur ou un rayon ont un moment d'inertie. Pensez à l'inertie comme à la résistance au changement, mais cette fois, le changement est la vitesse. Les poulies qui ont une masse élevée et un très grand rayon auront un moment d'inertie très élevé. Cela peut prendre beaucoup d’énergie pour faire démarrer la poulie, mais une fois qu’elle commence à bouger, il sera difficile d’arrêter la charge inertielle.