भौतिकी में जड़ता का क्षण क्या है?

निष्क्रियता के पल एक वस्तु एक कठोर शरीर के लिए एक गणना की गई माप है जो एक निश्चित के आसपास घूर्णी गति से गुजर रही है अक्ष: यह कहना है, यह मापता है कि किसी वस्तु की वर्तमान घूर्णी गति को बदलना कितना मुश्किल होगा। उस माप की गणना वस्तु के भीतर द्रव्यमान के वितरण और धुरी की स्थिति के आधार पर की जाती है, जिसका अर्थ है एक ही वस्तु के अक्ष के स्थान और अभिविन्यास के आधार पर जड़त्व मूल्यों के बहुत अलग क्षण हो सकते हैं रोटेशन।

वैचारिक रूप से, निष्क्रियता के पल में बदलने के लिए वस्तु के प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करने के रूप में सोचा जा सकता है कोणीय गति, इसी तरह से द्रव्यमान में परिवर्तन के लिए एक प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है वेग के तहत गैर-घूर्णी गति में न्यूटन के गति के नियम. जड़ता गणना का क्षण उस बल की पहचान करता है, जो किसी वस्तु के घूमने की गति को धीमा, तेज या रोक देता है।

इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (SI इकाई) जड़ता का क्षण एक किलोग्राम प्रति मीटर वर्ग (किलो-मीटर) है²). समीकरणों में, यह आमतौर पर चर द्वारा दर्शाया जाता है मैं या मैं_पी (जैसा कि दिखाए गए समीकरण में है)।

किसी विशेष वस्तु को घुमाना कितना मुश्किल है (इसे एक धुरी बिंदु के सापेक्ष एक वृत्ताकार पैटर्न में स्थानांतरित करें)? उत्तर वस्तु के आकार पर निर्भर करता है और जहां वस्तु का द्रव्यमान केंद्रित होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, बीच में एक अक्ष के साथ एक पहिया में जड़ता (परिवर्तन का प्रतिरोध) काफी मामूली है। सभी द्रव्यमान समान रूप से धुरी बिंदु के आसपास वितरित किए जाते हैं, इसलिए सही दिशा में पहिया पर थोड़ी मात्रा में टोक़ को इसका वेग बदलने के लिए मिलेगा। हालांकि, यह बहुत कठिन है, और जड़ता का मापा क्षण अधिक होगा, यदि आपने उसी अक्ष को उसके अक्ष के खिलाफ फ्लिप करने की कोशिश की, या टेलीफोन पोल को घुमाया।

घूर्णन गति में दो प्रमुख मात्राओं की गणना में एक निश्चित वस्तु के चारों ओर घूमने वाली वस्तु की जड़ता का क्षण उपयोगी है:

• घुमानेवाला गतिज ऊर्जा:क = Iω²
• कोणीय गति:एल = Iω

आप देख सकते हैं कि उपरोक्त समीकरण रैखिक गतिज ऊर्जा और गति के लिए सूत्र के समान हैं, जड़ता के क्षण के साथ "मैं" बड़े पैमाने पर जगह ले रहा है "म" और कोणीय वेग "ω" वेग की जगह ले रहा है "v, "जो फिर से घूर्णी गति में और अधिक पारंपरिक रैखिक गति मामलों में विभिन्न अवधारणाओं के बीच समानता को प्रदर्शित करता है।

इस पृष्ठ पर ग्राफिक अपने सामान्य रूप में जड़ता के क्षण की गणना करने के तरीके का एक समीकरण दिखाता है। इसमें मूल रूप से निम्नलिखित चरण होते हैं:

• की दूरी नापें आर वस्तु के किसी भी कण से समरूपता के अक्ष तक
• उस दूरी को स्क्वायर करें
• गुणा कि कण के द्रव्यमान से वर्ग दूरी
• ऑब्जेक्ट में प्रत्येक कण के लिए दोहराएं
• इन सभी मूल्यों को जोड़ें

कणों की एक स्पष्ट रूप से परिभाषित संख्या (या घटक जो हो सकती है) के साथ एक अत्यंत बुनियादी वस्तु के लिए इलाज किया कणों के रूप में), ऊपर बताए अनुसार इस मूल्य की एक क्रूर-बल गणना करना संभव है। वास्तविकता में, हालांकि, अधिकांश ऑब्जेक्ट पर्याप्त जटिल हैं कि यह विशेष रूप से संभव नहीं है (हालांकि कुछ चतुर कंप्यूटर कोडिंग ब्रूट फोर्स विधि को काफी सरल बना सकते हैं)।

इसके बजाय, जड़ता के क्षण की गणना के लिए कई तरीके हैं जो विशेष रूप से उपयोगी हैं। कई सामान्य वस्तुएं, जैसे कि घूर्णन सिलेंडर या गोले, बहुत अच्छी तरह से परिभाषित हैं जड़ता के सूत्रों का क्षण. समस्या को संबोधित करने और उन वस्तुओं के लिए जड़ता के क्षण की गणना करने के गणितीय साधन हैं जो अधिक असामान्य और अनियमित हैं, और इस प्रकार एक चुनौती का अधिक हिस्सा है।