Vad är tröghetsmoment?

Ett tröghetsmoment hänvisar till kraften som krävs för att få ett roterande föremål att ändra hastigheter. Alla roterande föremål har en axel eller en punkt som de roterar runt. Vissa objekt kräver mer kraft för att ändra hastigheten på denna rotation än andra. De som kommer att ändra sin rotationshastighet har lätt ett lågt tröghetsmoment, medan de som är svåra att ändra har höga.

Detta koncept introducerades först av den schweiziska matematikern och fysikern Leonhard Euler 1730. Han publicerade sin teori i boken med titeln Theoria Motus Corporum Solidorum Seu Rigidorum eller Theory of the Motion of Solid or Stig Bodies . Formeln som används för att beräkna den är I = km r2 , där jag är lika med tröghetsmomentet, k är lika med tröghetskonstanten som beror på objektets form, m är lika med massan, och r är lika med avståndet mellan axeln och rotationsmassan . För kroppar med en besvärlig form och ingen uppenbar konstant kan en serie experiment hjälpa till att bestämma hastigheten.

Ett vanligt exempel är att tänka på en skridskoåkare som snurrar. När skridskoåkaren börjar en snurrning sträcker hon armarna och tillbaka ut och bort från kroppen för att skapa en långsam snurr. När hon når slutet av snurret, tappar hon armarna i och drar åt sin ram, vilket får henne att snurra mycket snabbare. Hon har konsoliderat sin massa närmare axeln, minskat sitt tröghetsmoment och minskat den ansträngning som krävs för att snurra snabbt. Utan kraftförändring kan hon påskynda sin rotationshastighet.

Det finns många praktiska tillämpningar för denna mätning. Biltillverkarna studerar det noggrant för att avgöra hur snabbt en bil kommer att spinna ur kontroll. Målet är att skapa ett högt ögonblick så att bilen är mindre benägna att förlora kontrollen i en snurr.

Många sporter använder också konceptet, med golf, baseball och dykning som toppar listan. Dykare är bekymrade över vilka vinklar de kan använda för att skapa det lägsta ögonblicket och den snabbaste snurrningen för att slutföra rörelsen och smidigt gå in i vattnet. Basebollspelare och golfare arbetar båda för att skapa en smidig, effektiv svängning, att slå bollen med rätt vinklar och den kraft som krävs för att den ska flyga långt utan överdriven muskelanvändning.