რა არის ინერცია?

თქვენ შეიძლება იფიქროთ ინერციაზე, როგორც იდუმალ ძალაზე, რომელიც ხელს უშლის თქვენ გააკეთოთ ისეთი რამ, რისი გაკეთებაც გჭირდებათ, საშინაო დავალების მსგავსად, მაგრამ ამას ფიზიკური სიტყვები არ ნიშნავს. ფიზიკაში ინერცია არის ობიექტის მდგომარეობაში დასვენების ან ერთგვაროვანი მოძრაობის მდგომარეობის ტენდენცია. ეს ტენდენცია დამოკიდებულია მასაზე, მაგრამ ეს არ არის ზუსტად იგივე. ობიექტის ინერციის გაზომვა შეგიძლიათ მისი მოძრაობის შეცვლის ძალის გამოყენებით. ინერცია არის ობიექტის ტენდენცია წინააღმდეგობა გაუწიოს გამოყენებულ ძალას.

იმის გამო, რომ ისინი დღეს ასე საზრიანებად გამოიყურებიან, ძნელია იმის დაფასება, თუ რამდენად რევოლუციური იყო ნიუტონის მოძრაობის სამი კანონი იმდროინდელი სამეცნიერო საზოგადოებისთვის. ნიუტონისა და გალილეოს წინ მეცნიერებს 2000 წლის წინანდელი რწმენა ჰქონდათ, რომ საგნებს ბუნებრივი მიდრეკილება ჰქონდათ დასვენება, თუ მარტო დარჩებოდნენ. გალილეომ ამ რწმენას მიმართა ექსპერიმენტით, რომელშიც მონაწილეობდნენ დახრილი თვითმფრინავები, რომლებიც ერთმანეთის პირისპირ აღმოჩნდნენ. მან დაასკვნა, რომ ბურთი ამ თვითმფრინავებში ზემოთ და ქვევით მოძრაობდა, სამუდამოდ იმავე სიმაღლეზე ადიოდა, თუ ხახუნის ფაქტორი არ იქნებოდა. ნიუტონმა ეს შედეგი გამოიყენა თავისი პირველი კანონის ჩამოსაყალიბებლად, რომელშიც ნათქვამია:

ყველა ობიექტი აგრძელებს დასვენების ან მოძრაობის მდგომარეობას სწორი ხაზით, თუ მასზე არ მოქმედებს გარე ძალა.

ფიზიკოსები ამ განცხადებას ინერციის ფორმალურ განმარტებას თვლიან.

ნიუტონის მეორე კანონის თანახმად, ობიექტის მოძრაობის მდგომარეობის შესაცვლელად საჭირო ძალა (F) არის ობიექტის მასის (მ) და ა (ა) ძალის მიერ წარმოქმნილი აჩქარების პროდუქტი:

F = მა

იმის გასაგებად, თუ როგორ არის დაკავშირებული მასა ინერციასთან, განვიხილოთ მუდმივი ძალა F_გ მოქმედებს ორ სხვადასხვა სხეულზე. პირველ სხეულს აქვს მასა მ₁ ხოლო მეორე სხეულს აქვს მასა m₂.

მ-ზე მოქმედებისას₁, ფ_გ აწარმოებს აჩქარებას ა₁:

(ფ_გ = მ₁ა₁)

მ-ზე მოქმედებისას₂, ის აწარმოებს აჩქარებას a₂:

(ფ_გ = მ₂ა₂)

ვინაიდან ფ_გ მუდმივია და არ იცვლება, მართალია შემდეგი:

მ₁ა₁ = მ₂ა₂

და

მ₁/ მ₂ = ა₂/ ა₁

თუ მ₁ მ-ზე მეტია₂, მაშინ იცი ა₂ იქნება უფრო დიდი ვიდრე ა₁ რომ ორივე ტოლი იყოს F_გდა პირიქით.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ობიექტის მასა წარმოადგენს მისი ტენდენციის ზომას, წინააღმდეგობა გაუწიოს ძალას და გააგრძელოს იგივე მოძრაობის მდგომარეობა. მიუხედავად იმისა, რომ მასა და ინერცია ზუსტად ერთსა და იმავეს არ ნიშნავს, ინერცია ჩვეულებრივ იზომება მასის ერთეულად. SI სისტემაში მისი ერთეულებია გრამი და კილოგრამი, ბრიტანულ სისტემაში კი slugs. მეცნიერები, როგორც წესი, არ განიხილავენ ინერციას მოძრაობის პრობლემებში. როგორც წესი, ისინი განიხილავენ მასას.

მბრუნავ სხეულს აქვს ძალების წინააღმდეგობის გაწევის ტენდენცია, მაგრამ იმიტომ, რომ იგი შედგება ნაწილაკების კოლექციისგან ბრუნვის ცენტრიდან სხვადასხვა მანძილზე, მეცნიერები საუბრობენ მის ინერციაზე და არა ინერციაზე. წრფივი მოძრაობით სხეულის ინერცია შეიძლება გაუტოლდეს მის მასას, მაგრამ მბრუნავი სხეულის ინერციის მომენტის გაანგარიშება უფრო რთულია, რადგან ეს დამოკიდებულია სხეულის ფორმაზე. ინერციის მომენტის (I) ან მ და რადიუსის r მოძრავი სხეულის განზოგადებული გამოხატულებაა

I = კმ²

სადაც k არის მუდმივა, რომელიც დამოკიდებულია სხეულის ფორმაზე. ინერციის მომენტის ერთეულებია (მასა) • (ღერძიდან ბრუნვა-მასის მანძილი)².