Hvad er inerti?

Du kan tænke på inerti som en mystisk kraft, der gør dig i stand til at gøre noget, du skal gøre, ligesom dit hjemmearbejde, men det er ikke hvad fysikere mener ved ordet. I fysik er træghedens tendens til at forblive i ro eller i en tilstand af ensartet bevægelse. Denne tendens er afhængig af masse, men det er ikke lige det samme. Du kan måle et objekts inerti ved at anvende en kraft til at ændre bevægelsen. Træthed er objektets tendens til at modstå den påførte kraft.

Trækkonceptet kommer fra Newtons første lov

Fordi de virker så genstridige i dag, er det svært at forstå, hvor revolutionerende Newtons tre love of Motion var til det videnskabelige samfund af tiden. Før Newton og Galileo havde forskere haft en 2.000-årig tro på, at objekter havde en naturlig tendens til at komme til hvile, hvis de var alene. Galileo adresserede denne overbevisning med et eksperiment, der involverede skrå planer, der stod overfor hinanden. Han konkluderede, at en kuglecykling op og ned ad disse fly ville fortsætte med at stige til samme højde for evigt, hvis friktion ikke var en faktor. Newton brugte dette resultat til at formulere sin første lov, der hedder:

Hver genstand fortsætter i sin hvilestilling eller bevægelse i en lige linje, medmindre det påvirkes af en ekstern styrke.

Fysikere anser dette erklæring den formelle definition af inerti.

Træghed varierer med masse

Ifølge Newtons anden lov er den kraft (F), der kræves for at ændre bevægelsesstatus for en genstand, produktet af objektets masse (m) og accelerationen produceret af kraften (a):

F = ma

For at forstå, hvordan masse er relateret til inerti, overvej en konstant kraft F _{c, der virker på to forskellige organer. Den første krop har masse m 1 og den anden krop har masse m 2.}

Når man arbejder på m _{1, producerer F c en acceleration a 1 :}

(F _{c = m 1a 1)}

Når det virker på m _{2, frembringer det en acceleration a 2: < Da F c er konstant og ændrer sig ikke, er følgende sandt:}

(F _{c = m 2a 2)}

m _{1a 1 = m 2a 2}

og

m _{1 /m 2 = a 2 /a 1}

Hvis m _{1 er større end m 2, så ved du, at 2 vil være større end en 1 for at gøre begge lige F c og omvendt.}

Med andre ord er objektets masse et mål for sin tendens til at modstå kraften og fortsætte i samme bevægelsesstatus. Selvom masse og inerti ikke betyder præcis det samme, må man typisk måle inerti i massenheder. I SI-systemet er dets enheder gram og kilo, og i det britiske system er enhederne sluger. Forskere diskuterer normalt ikke inerti i bevægelsesproblemer. De diskuterer normalt masse.

En roterende krop har også en tendens til at modstå kræfter, men fordi den består af en samling partikler, der ligger i forskellige afstande fra rotationscentret , forskere taler om sin inertimoment snarere end dens inerti. Træthed i et legeme i lineær bevægelse kan ligestilles med dens masse, men beregning af træghedsmomentet i et roterende legeme er mere kompliceret, fordi det afhænger af kroppens form. Det generaliserede udtryk for inertimomentet (I) eller et roterende legeme af masse m og radius r er

I = kmr ²

hvor k er en konstant, der afhænger af form af kroppen. Trækkraftenhederne er (masse) • (akse-til-rotation-massedistance) ^2.