Isi
Setiap benda yang memiliki massa di alam semesta memiliki muatan inersia. Apa pun yang memiliki massa memiliki kelembaman. Inersia adalah resistensi terhadap perubahan kecepatan dan berkaitan dengan hukum gerak pertama Newton.
Memahami Inersia Dengan Hukum Gerak Newton
Hukum pertama Newton tentang gerak menyatakan bahwa objek saat istirahat tetap diam kecuali jika ditindaklanjuti oleh kekuatan eksternal yang tidak seimbang. Objek yang mengalami gerakan kecepatan konstan akan tetap bergerak kecuali ditindaklanjuti oleh kekuatan eksternal yang tidak seimbang (seperti gesekan).
Hukum pertama Newton juga disebut sebagai hukum kelembaman. Inersia adalah resistensi terhadap perubahan kecepatan, yang berarti semakin banyak inersia yang dimiliki objek, semakin sulit untuk menyebabkan perubahan signifikan dalam gerakannya.
Formula Inersia
Objek yang berbeda memiliki momen inersia yang berbeda. Inersia tergantung pada massa dan jari-jari atau panjang objek dan sumbu rotasi. Berikut ini menunjukkan beberapa persamaan untuk objek yang berbeda ketika menghitung inersia beban, untuk kesederhanaan, sumbu rotasi akan mengenai pusat objek atau sumbu pusat.
Hoop tentang poros tengah:
I = MR2
Dimana saya adalah momen inersia, M. adalah massa, dan R adalah jari-jari objek.
Silinder cincin (atau cincin) tentang sumbu pusat:
I = 1 / 2M (R12+ R22)
Dimana saya adalah momen inersia, M. adalah massa, R1 adalah jari-jari di sebelah kiri cincin, dan _R2 _adalah jari-jari di sebelah kanan cincin.
Silinder padat (atau cakram) tentang poros tengah:
I = 1 / 2MR2
Dimana saya adalah momen inersia, M. adalah massa, dan R adalah jari-jari objek.
Energi dan Kelembutan
Energi diukur dalam joule (J), dan momen inersia diukur dalam kg x m2 atau kilogram dikalikan dengan meter kuadrat. Cara yang baik untuk memahami hubungan antara momen inersia dan energi adalah melalui masalah fisika sebagai berikut:
Hitung momen inersia dari disk yang memiliki energi kinetik 24.400 J ketika memutar 602 putaran / menit.
Langkah pertama dalam memecahkan masalah ini adalah mengkonversi 602 rev / min ke unit SI. Untuk melakukan ini, 602 rev / mnt harus dikonversi ke rad / s. Dalam satu putaran penuh lingkaran sama dengan 2π rad, yang merupakan satu revolusi dan 60 detik dalam satu menit. Ingat unit harus membatalkan untuk mendapatkan rad / s.
602 rev / min x 2_π / 60s = 63 rad / s_
Momen inersia untuk disk seperti yang terlihat di bagian sebelumnya adalah I = 1 / 2MR2
Karena objek ini berputar dan bergerak, roda memiliki energi kinetik atau energi gerak. Persamaan energi kinetik adalah sebagai berikut:
KE = 1 / 2Iw2
Dimana KE adalah energi kinetik, saya adalah momen inersia, dan w adalah kecepatan sudut yang diukur dalam rad / s.
Pasang 24.400 J untuk energi kinetik dan 63 rad / s untuk kecepatan sudut ke dalam persamaan energi kinetik.
24.400 = 1 / 2I (63 rad / s2 )2
Lipat gandakan kedua sisi dengan 2.
48.800 J = I (63 rad / s2 )2
Kuadratkan kecepatan sudut di sisi kanan persamaan dan bagi dengan kedua sisi.
48.800 J / 3.969 rad2/ s4 = Saya
Oleh karena itu momen inersia adalah sebagai berikut:
I = 12,3 kgm2
Beban inersia
Beban inersia atau saya dapat dihitung tergantung pada jenis objek dan sumbu rotasi. Mayoritas objek yang memiliki massa dan beberapa panjang atau radius memiliki momen inersia. Pikirkan inersia sebagai perlawanan terhadap perubahan, tetapi kali ini, perubahan adalah kecepatan. Katrol yang memiliki massa tinggi dan radius sangat besar akan memiliki momen inersia yang sangat tinggi. Mungkin dibutuhkan banyak energi untuk menjalankan katrol, tetapi setelah mulai bergerak, akan sulit untuk menghentikan beban inersia.