Lehet, hogy a tehetetlenségről úgy gondolkodik, mint egy titokzatos erőről, amely megakadályozza, hogy olyat tegyen, amit meg kell tennie, például a házi feladatait, de ezt a fizikusok nem a szó alatt értik. A fizikában a tehetetlenség az a hajlam, hogy egy tárgy nyugalomban vagy egyenletes mozgás állapotban maradjon. Ez a tendencia a tömegtől függ, de ez nem teljesen ugyanaz. Az objektum tehetetlenségét úgy mérheti, hogy erőt alkalmaz a mozgásának megváltoztatására. A tehetetlenség az objektum hajlama, hogy ellenálljon az alkalmazott erőnek.
A tehetetlenség fogalma Newton első törvényéből származik
Mivel ma olyan közérzetnek tűnnek, nehéz felmérni, hogy Newton három mozgástörvénye mennyire forradalmi volt az akkori tudományos közösség számára. Newton és Galileo előtt a tudósok 2000 éves hitet vallottak arról, hogy a tárgyaknak természetes hajlamuk van pihenni, ha egyedül maradnak. Galilei ezt a meggyőződést egy olyan kísérletben vizsgálta, amelyben ferde síkok álltak szemben egymással. Arra a következtetésre jutott, hogy az e síkokon felfelé és lefelé közlekedő labda örökké azonos magasságba emelkedik, ha a súrlódás nem lenne tényező. Newton ezt az eredményt felhasználta első törvényének megfogalmazására, amely kimondja:
Minden tárgy nyugalmi állapotában vagy egyenes vonalban mozog, hacsak külső erő nem hat rá.
A fizikusok ezt az állítást a tehetetlenség formális meghatározásának tekintik.
A tehetetlenség tömeggel változik
Newton második törvénye szerint az objektum mozgásállapotának megváltoztatásához szükséges erő (F) a tárgy tömegének (m) és az erő (a) által előidézett gyorsulásnak a szorzata:
F = ma
Annak megértéséhez, hogy a tömeg hogyan viszonyul a tehetetlenséghez, vegyen figyelembe egy állandó F erőtc két különböző testre hatva. Az első test tömege m1 és a második test tömege m2.
Amikor a m1, Fc gyorsulást produkál a1:
(Fc = m1a1)
Amikor a m2, gyorsulást eredményez a2:
(Fc = m2a2)
Mivel Fc állandó és nem változik, a következő igaz:
m1a1 = m2a2
és
m1/ m2 = a2/ a1
Ha m1 nagyobb, mint m2, akkor tudod a2 nagyobb lesz, mint a1 hogy mindkettő egyenlő legyen Fc, és fordítva.
Más szavakkal, a tárgy tömege annak a hajlandóságnak a mértéke, hogy ellenálljon az erőnek és ugyanabban a mozgási állapotban folytassa. Bár a tömeg és a tehetetlenség nem pontosan ugyanazt jelenti, a tehetetlenséget általában tömegegységekben mérik. Az SI rendszerben egységei gramm és kilogramm, a brit rendszerben pedig csigák. A tudósok általában nem beszélnek a tehetetlenségről a mozgásproblémákban. Általában miséről beszélgetnek.
Tehetetlenségi nyomaték
A forgó test hajlamos ellenállni az erőknek, de azért, mert a részecskék gyűjteményéből áll a forgásközponttól különböző távolságokban a tudósok inkább a tehetetlenségi momentumról beszélnek, mintsem a tehetetlenségről. A lineáris mozgásban lévő test tehetetlensége egyenértékű a tömegével, de a forgó test tehetetlenségi nyomatékának kiszámítása bonyolultabb, mert a test alakjától függ. Az (I) tehetetlenségi pillanat vagy az m tömegű és r sugarú forgó test általánosított kifejezése
I = kmr2
ahol k a test alakjától függő állandó. A tehetetlenségi nyomaték egységei a (tömeg) • (tengely-forgás-tömeg távolság)2.