Co to jest moment bezwładności?

Moment bezwładności odnosi się do siły potrzebnej do spowodowania zmiany prędkości obracającego się obiektu. Wszystkie obracające się obiekty mają oś lub punkt, wokół którego się obracają. Niektóre obiekty wymagają większej siły do ​​zmiany prędkości tego obrotu niż inne. Te, które zmienią prędkość obrotową, z łatwością mają niski moment bezwładności, a te, które trudno zmienić, mają wysoki.

Koncepcję tę po raz pierwszy wprowadził szwajcarski matematyk i fizyk Leonhard Euler w 1730 roku. Swoją teorię opublikował w książce pt. Theoria Motus Corporum Solidorum Seu Rigidorum lub Teoria ruchu ciał stałych lub sztywnych . Wzór zastosowany do jej obliczenia to I = km r2 , w którym I jest równy momentowi bezwładności, k jest równe stałej bezwładności, która zależy od kształtu obiektu, m jest równe masie, a r jest równe odległości między osią a masą obrotową . W przypadku ciał o niewygodnym kształcie i bez widocznej stałej seria eksperymentów może pomóc w określeniu szybkości.

Typowym przykładem jest myślenie o łyżwiarce, która się kręci. Gdy łyżwiarz zaczyna się kręcić, wyciąga ręce i wycofuje się z dala od ciała, aby wykonać powolny obrót. Gdy osiąga koniec obrotu, wsuwa ramiona i zaciska ramę, powodując, że wiruje znacznie szybciej. Umocniła swoją masę bliżej osi, zmniejszyła moment bezwładności i zmniejszyła wysiłek potrzebny do szybkiego wirowania. Bez zmiany siły jest w stanie przyspieszyć prędkość obrotową.

Istnieje wiele praktycznych zastosowań tego pomiaru. Producenci samochodów dokładnie go badają, aby ustalić, jak szybko samochód wymknie się spod kontroli. Celem jest stworzenie wysokiego momentu, aby samochód miał mniejszą szansę na utratę kontroli podczas obrotu.

Wiele dyscyplin sportowych korzysta również z tej koncepcji, a golf, baseball i nurkowanie znajdują się na szczycie listy. Nurkowie zastanawiają się, jakich kątów mogą użyć, aby stworzyć najniższy moment i najszybszy obrót w celu wykonania ruchu i płynnego wejścia do wody. Zarówno gracze w baseball, jak i golfiści pracują nad płynnym, efektywnym zamachem, aby uderzyć piłkę pod odpowiednim kątem i siłą wymaganą do tego, aby przeleciała daleko bez nadmiernego użycia mięśni.