Co je moment setrvačnosti?

Okamžik setrvačnosti označuje sílu potřebnou k tomu, aby rotující objekt změnil rychlost. Všechny rotující objekty mají osu nebo bod, kolem kterého se otáčí. Některé objekty vyžadují ke změně rychlosti této rotace větší sílu než jiné. Ti, kteří změní svou rotační rychlost, mají lehce malou setrvačnost, zatímco ti, kteří se obtížně mění, mají vysokou.

Tento koncept byl poprvé představen švýcarským matematikem a fyzikem Leonhardem Eulerem v roce 1730. Teorii publikoval v knize Theoria Motus Corporum Solidorum Seu Rigidorum nebo Teorie pohybu těles nebo tuhých těles . Vzorec použitý pro výpočet je I = km r2 , ve kterém I se rovná momentu setrvačnosti, k se rovná setrvačné konstantě, která závisí na tvaru objektu, m se rovná hmotnosti a r se rovná vzdálenosti mezi osou a rotační hmotou . U těl s nepříjemným tvarem a bez zjevné konstanty může určit rychlost stanovení řada experimentů.

Běžným příkladem je myslet na bruslaře, který se točí. Jakmile bruslař začne otáčet, natáhne ruce a zpět ven a pryč od těla, aby vytvořila pomalé otáčení. Když dosáhne konce točení, zastrčí ruce a přitáhne si rám, což způsobí, že se točí mnohem rychleji. Upevnila hmotu blíže k ose, snížila moment setrvačnosti a snížila úsilí potřebné k rychlému otáčení. Beze změny síly je schopna zrychlit rychlost otáčení.

Pro toto měření existuje mnoho praktických aplikací. Výrobci automobilů pečlivě studují, aby určili, jak rychle se auto vymkne kontrole. Cílem je vytvořit vysoký okamžik, takže automobil bude méně pravděpodobně ztratit kontrolu v rotaci.

Mnoho sportů také používá tento koncept, s golfem, baseballem a potápěním. Potápěči se zabývají tím, jaké úhly mohou použít k vytvoření nejnižšího okamžiku a nejrychlejšího roztočení, aby dokončili pohyb a hladce vstoupili do vody. Hráči baseballu i golfisté pracují na vytvoření plynulého a efektivního švihu, aby zasáhli míč se správnými úhly a silou potřebnou k tomu, aby letěl daleko bez nadměrného využití svalů.