Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

Inertie de rotation

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Inertie de rotation caractérise la relation entre le couple et d’accélération de rotation de l’objet.

L’inertie est la résistance de qu'un objet a un changement dans son état de mouvement. En cinématique linéaire, la notion d’inertie est directement liée à la masse d’un objet. La plus massive, un objet, plus de la force est nécessaire pour accélérer cet objet.

Dans la cinématique de rotation, le concept est appelé inertie de rotation, qui est la résistance d’un objet à être accéléré par rotation. Inertie de rotation, notée par la lettre I, est tributaire non seulement de la masse mais aussi sur la distance de la masse du centre de rotation, ou r. Et mathématiquement, il est donné par la formule I est égal à m*r-carré.

Notez que s’il n’y a plus d’un objet en rotation, alors que l’inertie de rotation de l’ensemble du système est la somme des inerties rotationnels individuelles--donnée par cette formule où minuscule i est pour nombre d’objets en cours de rotation.

Cette vidéo va montrer comment théoriquement et expérimentalement mesurer l’inertie de rotation d’un bras de rotation avec ou sans masses ci-joint.

Avant d’entrer dans les détails du protocole, nous allons parler du montage de l’expérience et les lois et les équations qui régissent l’inertie de rotation dans ce système.

La première installation est composée d’un essieu, qui est libre de tourner autour d’un axe de rotation. Puis, il y a un poids attaché à une chaîne et la chaîne est enroulée autour de l’axe, tels que le poids se trouve à proximité de la tige.

En relâchant le poids, la tension de la chaîne fournit la force de la tige à tourner. L’inertie de rotation, également connu sous le nom inertie ou masse angulaire ou j’ai de cette canne peut être expérimental calculée à l’aide de cette formule. Ici, r est le rayon de l’essieu, m est la masse de l’objet tombant, t est le temps que l’objet requiert pour tomber à une distance mesurée det g est l’accélération due à la pesanteur

Théoriquement, le moment d’inertie d’une tige cylindrique est donnée par cette formule, où M est que la masse de la tige et L est la longueur de la tige.

Dans la prochaine expérience, nous le string dans le dos du vent et fixer les deux masses identiques à la tige à la même distance x du centre. Ces deux masses aient leur propre inertie, théoriquement donnée par la formule est égal à deux fois x m carrés.

Maintenant lorsque le poids est relâché, la tige va tourner à nouveau. Dans ce cas, l’inertie expérimentale de la système donnée par la formule décrite précédemment-volonté prendre en compte tous les deux, l’inertie des deux masses et l’inertie de la tige. Par conséquent, soustrayant l’inertie de la tige a obtenu dans la première expérience de cette valeur, donnera l’inertie de rotation expérimentale des masses juste dans ce système.

Maintenant que vous comprenez comment théoriquement expérimentales et calculer les inerties de rotationnels pour les éléments de ce système, nous allons voir comment l’expérience mise en place et comment faire pour enregistrer les valeurs

Tel que discuté, la première expérience mesure le moment d’inertie de la canne de seule. Prendre la chaîne qui est attachée au poids et enroulez-le autour de l’axe jusqu'à ce que le poids se trouve à proximité du bras. Déposer le poids. Mesurer et consigner la distance qu'il tombe et le temps que nécessaire à l’automne.

La chaîne du vent et laisser tomber le poids trois fois plus. Les résultats de ces essais permet de calculer le moment d’inertie moyenne pour la canne, puis calculer la valeur théorique.

La prochaine série d’expérience nécessite mise masses supplémentaires sur la tige. Placez deux masses de 1 kg sur les côtés opposés de la verge, avec tous les 20 centimètres du centre.

Enrouler la ficelle autour de l’axe jusqu'à ce que le poids se trouve à proximité du bras. Comme avant, enlevez le poids et mesurer la distance, il tombe et le temps qu’il faut pour l’automne. Répétez l’opération trois fois.

Avec ces résultats expérimentaux, calculer le moment d’inertie total moyen pour la canne avec masses ci-joint.

Pour étudier l’effet de la distance sur le moment d’inertie, repositionner la masse de 1 kilogramme, afin qu’ils soient tous les 10 centimètres depuis le centre de la tige.

Effectuez la procédure expérimentale quatre fois et notez n’importe quel effet sur la vitesse de rotation. Calculer le moment d’inertie moyen nouveau pour que les masses et enregistrer le résultat.

Enfin, pour analyser l’effet de masse sur le moment d’inertie, changer les deux masses afin qu’ils soient chaque 2 kilogrammes et repositionnez-les afin qu’ils soient 20 centimètres depuis le centre de la tige.

Effectuez la procédure expérimentale quatre fois et encore une fois remarquer tout changement dans le comportement de la canne. Calculer le moment d’inertie moyen nouveau pour que les masses et enregistrer le résultat.

Les valeurs théoriques et expérimentales pour le moment d’inertie de la tige et des masses joints seuls, acceptez raisonnablement bien, confirmant les équations décrivant l’inertie de rotation. Limitations dans la précision de mesure expliquent la différence en pourcentage entre les résultats attendus et réels.

Parce que le moment d’inertie est proportionnelle à la masse, le résultat pour les masses de 1 kilogramme placé 20 centimètres de l’axe de rotation est la moitié du kilogramme 2 masses à la même distance.

Moment d’inertie pour les masses de filature est également proportionnelle au carré de la distance entre l’axe de rotation. Les masses de 1 kilogramme, situés à 20 centimètres du Centre ont deux fois la distance et, comme prévu, quatre fois le moment d’inertie par rapport à la même masse à 10 centimètres.

Inertie de rotation est un effet important et il peut être utilisé avantageusement dans de nombreuses situations.

Un funambule porte une longue perche pour augmenter son moment d’inertie par rapport à l’utilisation de seulement ses bras. En raison d’une plus grande inertie de rotation, le pôle reste stable et horizontal, ce qui permet du funambule à rester en équilibre

Les roues d’une voiture ou n’importe quel véhicule concentrent la plupart de leur masse sur le côté extérieur tout en gardant le centre relativement léger. Cette configuration de hoop-like n’est pas seulement plus léger mais a aussi moins inertie de rotation qu’un disque solid.

Ainsi, moins de couple est nécessaire pour faire tourner et arrêter la roue, réduit les demandes sur le moteur lors des accélérations, ainsi qu’en décélération.

Vous avez juste regardé introduction de Jupiter à l’inertie de rotation. Vous devez maintenant savoir quel moment d’inertie est et comment cela dépend de la masse et la distance entre le centre de rotation. Comme toujours, Merci pour regarder !

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter