慣性とは何ですか?

慣性は、宿題のようにやらなければならないことをするのを妨げる不思議な力だと考えるかもしれませんが、それは物理学者が言葉で意味することではありません。 物理学では、慣性とは、物体が静止している、または均一な動きの状態にある傾向です。 この傾向は質量に依存しますが、まったく同じではありません。 力を加えて動きを変えることで、物体の慣性を測定できます。 慣性は、加えられた力に抵抗するオブジェクトの傾向です。

慣性の概念はニュートンの第一法則から来ています

それらは今日非常に常識に見えるので、当時の科学界にとってニュートンの3つの運動の法則がいかに革命的であったかを理解するのは難しいです。 ニュートンとガリレオの前に、科学者たちは、物体を放っておくと自然に静止する傾向があるという2、000年前の信念を持っていました。 ガリレオは、向かい合った傾斜面を含む実験でこの信念に取り組みました。 彼は、摩擦が要因でなければ、これらの平面を上下に循環するボールは永遠に同じ高さまで上昇し続けるだろうと結論付けました。 ニュートンはこの結果を使用して、次のように述べている彼の第一法則を策定しました。

すべての物体は、外力の影響を受けない限り、静止状態または直線運動を続けます。

物理学者は、このステートメントを慣性の正式な定義と見なしています。

慣性は質量によって異なります

ニュートンの第2法則によれば、物体の運動状態を変化させるのに必要な力(F)は、物体の質量(m)と力(a)によって生成される加速度の積です。

F = ma

質量が慣性とどのように関連しているかを理解するために、一定の力Fを考えます。c 2つの異なる体に作用します。 最初の物体の質量はmです1 2番目の物体の質量はmです2.

mに作用するとき1、Fc 加速度を生成します1:

(Fc = m1a1)

mに作用するとき2、それは加速を生成します2:

(Fc = m2a2)

F以来c は一定で変化しない場合、次のことが当てはまります。

m1a1 = m2a2

そして

m1/ m2 = a2/ a1

mの場合1 mより大きい2、そしてあなたは知っています2 より大きくなります1 両方を等しくするためにFc、 およびその逆。

言い換えれば、物体の質量は、力に抵抗し、同じ運動状態を継続する傾向の尺度です。 質量と慣性はまったく同じ意味ではありませんが、慣性は通常、質量の単位で測定されます。 SIシステムでは、その単位はグラムとキログラムであり、英国のシステムでは、単位はナメクジです。 科学者は通常、運動の問題における慣性については議論しません。 彼らは通常、質量について話し合います。

慣性モーメント

回転体も力に抵抗する傾向がありますが、それは粒子の集まりで構成されているためです。 回転の中心からさまざまな距離で、科学者は慣性モーメントではなく慣性モーメントについて話します。 線形運動中の物体の慣性はその質量と同等ですが、回転する物体の慣性モーメントの計算は、物体の形状に依存するため、より複雑になります。 慣性モーメント(I)または質量mおよび半径rの回転体の一般化された式は次のとおりです。

I = kmr2

ここで、kは体の形に依存する定数です。 慣性モーメントの単位は(質量)•(軸から回転-質量までの距離)です。2.

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