Inercija ir judėjimo dėsniai

Inercijos apibrėžimas fizikoje

Volkeris Möhrke / Getty Images

Inercija – tai judančio objekto tendencijos išlikti judėjime arba ramybės būsenos objekto likti ramybėje, nebent jį veiktų jėga. Ši sąvoka buvo išreikšta kiekybiškai Pirmasis Niutono judėjimo dėsnis .

Žodis inercija kilo iš lotyniško žodžio inertiškas , o tai reiškia tuščią eigą arba tinginį ir pirmą kartą jį panaudojo Johannesas Kepleris.

Inercija ir masė

Inercija yra visų objektų, pagamintų iš materijos, turinčios masę, savybė. Jie daro tai, ką daro, kol jėga nepakeičia jų greičio ar krypties. Ant stalo nejudantis kamuolys nepradės riedėti, nebent kažkas jo nepastumtų, ar tai būtų jūsų ranka, oro gūsis ar stalo paviršiaus virpesiai. Jei mestumėte kamuolį be trinties erdvės vakuume, jis amžinai judėtų tuo pačiu greičiu ir kryptimi, nebent jį veiktų gravitacija ar kita jėga, pavyzdžiui, susidūrimas.

Volkeris Möhrke / Getty Images

Masė yra matas inercija . Didesnės masės objektai priešinasi judėjimo pokyčiams labiau nei mažesnės masės objektai. Masyvesnis rutulys, pavyzdžiui, pagamintas iš švino, turės daugiau stūmimo, kad pradėtų riedėti. Tokio pat dydžio, bet mažos masės putų polistirolo rutulys gali būti pajudintas oro pūtimu.

Judėjimo teorijos nuo Aristotelio iki Galilėjaus

Kasdieniame gyvenime matome, kaip riedantys kamuoliukai sustoja. Tačiau jie tai daro, nes juos veikia gravitacijos jėga ir trinties bei oro pasipriešinimo poveikis. Kadangi tai ir stebime, daugelį amžių Vakarų mąstymas laikėsi Aristotelio teorijos, kuri teigė, kad judantys objektai ilgainiui sustos ir jiems reikia nuolatinės jėgos, kad jie judėtų.

XVII amžiuje Galilėjus eksperimentavo su kamuoliukų riedėjimu pasvirusiose plokštumose. Jis atrado, kad sumažinus trintį, nuožulnia plokštuma žemyn riedėję rutuliai pasiekė beveik tokį patį aukštį, riedėdami atgal į priešingą plokštumą. Jis samprotavo, kad jei nebūtų trinties, jie riedėtų nuokalne, o paskui amžinai riedėtų horizontaliu paviršiumi. Tai nebuvo kažkas įgimto kamuoliuko, dėl kurio jis nustojo riedėti; tai buvo kontaktas su paviršiumi.

Pirmasis Niutono judėjimo ir inercijos dėsnis

Izaokas Niutonas išplėtojo principus, parodytus Galilėjaus stebėjimuose, į savo pirmąjį judėjimo dėsnį. Norint sustabdyti rutulio riedėjimą, jam pajudėjus, reikia jėgos. Norint pakeisti greitį ir kryptį, reikia jėgos. Jam nereikia jėgos, kad toliau judėtų tuo pačiu greičiu ta pačia kryptimi. Pirmasis judėjimo dėsnis dažnai vadinamas inercijos dėsniu. Šis dėsnis taikomas inercinei atskaitos sistemai. 5 išvada Niutonas Principia sako:

Tam tikroje erdvėje esančių kūnų judesiai tarpusavyje yra vienodi, nesvarbu, ar ta erdvė yra ramybės būsenoje, ar tolygiai juda pirmyn tiesia linija be sukamaisiais judesiais.

Tokiu būdu, jei numestumėte kamuolį ant judančio traukinio, kuris neįsibėgėja, pamatysite, kad kamuolys krenta tiesiai žemyn, kaip tai darytumėte nejudančiame traukinyje.