관성: 그것은 무엇이며 왜 중요합니까? (예시 포함)

차량이 갑자기 멈출 것을 예상하여 본능적으로 자동차 대시 보드에 손을 댄 적이있는 사람이라면 누구나관성, 비록 그녀가 물리학 법칙에 대해 특정한 생각을 한 적이 없더라도.

이 경고 승객에게는 동일한 물리적 원리가 운전자가 운전할 때마다 좌석의 머리 받침대에 대해 의식적으로 머리를 뒤로 기울이는 이유를 설명한다는 사실은 발생하지 않을 수 있습니다. 가속 페달을 밟으십시오. 그녀는 "납 발이있는"운전자가 자신을 채찍질 위험에 처하게하고 차가 이륙 할 때 후방으로 향하는 힘을받는 경향이 있다는 것을 경험을 통해 알고 있습니다.

긴급 척도를 아래로 내리고, 병에서 샐러드 드레싱이나 케첩을 흔들어 마지막 부분을 꺼내고, 실행을 시작합니다. 멀리뛰기와 같은 운동 경기와 흔들려는 시도를 중단 한 후에도 흔들 의자의 계속적인 진동은 모두관성의 법칙, 일상 생활에서 뉴턴의 첫 번째 운동 법칙.

일상적인 수준에서 "관성"으로 인해 그 또는 그녀가 그날 아침에 침대에서 일어나 5 마일을 달리는 것을 막았다는 친구 농담을들을 수 있습니다. 이러한 용서할 수있는 게으름은 기술적으로 물리학 세계에서 관성의 공식적인 예는 아니지만, 이런 종류의 가벼운 수다쟁이 자신이 나무 늘보와 유사하다고 생각되는 것은 그럼에도 불구하고 모든 응용 분야에서 가장 중요한 개념 중 하나를 설명합니다. 물리학.

관성의 원리는물체가 정지 상태에 있거나 일정한 속도로 움직이고있는 경향.따라서 그것은 움직이는 물체이든 테이블에 앉아있는 물체이든 그 상태 변화에 대한 물체의 저항을 측정하는 것입니다. 물체가 더 많은 관성을 가지고 있다면 그 상태를 변경하기 위해 더 많은 작업이 필요합니다. 이에 따라 관성이 적은 물체는 변경하기 쉬운 상태에 있습니다.

"일정한 속도"측면이 직관적이지 않은 한 가지 이유는 마찰의 존재입니다. 필드에서 공을 차면 잔디의 마찰로 인해 공이 튀어 나와 결국 멈 춥니 다. 그러나 경기장이 마찰없이 만들어 질 수 있다면, 공은 외부 힘에 의해 멈추지 않는 한 일정한 속도로 영원히 계속 될 것입니다. (말할 필요도없이, 이러한 상황은 지구상의 볼 게임과 그 밖의 모든 것의 규칙에도 확실히 영향을 미칠 것입니다.)

• 때때로, "일정한 속도"대신 "일정한 속도"라는 용어로 언급 된 관성의 법칙을 볼 수 있습니다. 사실이지만 이것은 충분히 설명 적이 지 않습니다. 속도는 크기 (숫자 값) 일 뿐인 반면 속도는 벡터 양이므로 방향 (x, y, z)도 포함합니다.

Isaac Newton (1642-1726)은 인류 역사상 가장 뛰어난 지성 중 한 명을 소유하고 있으며, 실제로 미적분학의 수학적 학문을 모았습니다. 천체 물리학 아이디어의 위대한 건축가 인 갈릴레오 갈릴레이에게 영감을 준 몸의 움직임에 대한 지식을 처음부터 공헌하고 수많은 기타.

뉴턴의 첫 번째 법칙은 외부 힘의 존재 여부에 따라 물체의 이러한 경향을 설명하기 때문에 관성 법칙이라고도합니다. 물체에 힘이 가해지지 않으면 움직임이 변하지 않습니다. 따라서이 법칙은 Newton이 개발 한 운동 방정식에 기여하지 않으며 일부 학생들이 익숙하지 않은 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

​뉴턴의 제 2 법칙힘이 질량을 가속 시키거나 수학적으로 작용한다고 제안합니다.

이 법칙은 방향을 포함한 시스템의 순 힘을 입자의 질량 및 운동과 관련시킵니다. 순 힘을 계산하려면 물체에 작용하는 모든 힘의 벡터 합계를 취하면됩니다. 마지막으로 뉴턴의 세 번째 법칙은 모든 힘에 대해 동등하고 반대되는 힘이 존재한다고 주장합니다. 자연 – "동등하고 반대되는 반응"은 때때로 농담으로 적용되지만 일상에서 언어.

모든 물리학의 기본 프로젝트는 인간의 눈으로 볼 수없는 많은 물체와 장난기있는 아이디어에 지나지 않을 수있는 입자를 포함하여 물체의 움직임을 이해하는 것입니다. 관성 법칙의 실제 적용에는 좌석을 포함하되 이에 국한되지 않는 차량용 안전 장치 설계가 포함됩니다. 즉각적인 물리학의 갑작스런 변화가 발생하는 경우 신체의 움직임을 중지시키는 외부 힘을 제공 할 수있는 벨트 환경.

물체의 관성은 우주 여행에서 흥미로운 용도로 사용됩니다. 예를 들어, 장치가 지구의 중력에서 벗어나면 다른 중력장이나 물체를 만날 때까지 주어진 궤도에서 계속됩니다. 우주 탐사선은 지구를 "탈출"하거나 작은 항법 변경을 실행하거나 다른 물체에 착륙하는 데 필요한 연료 외에 추가 연료없이 먼 거리로 보낼 수 있습니다.

앞서 논의한 바와 같이, 지구에서 움직이는 물체는 마찰의 외부 힘으로 인해 일정한 속도로 계속되는 것을 즉시 "의도"하는 것처럼 보이지 않습니다. 마찰은 거의 모든 곳에서 발생하고 (공기가 더 높은 속도에서 많은 양을 부과) 지속적으로 느려지기 때문입니다. 추가 힘이 지속적으로 추가되지 않는 한, 관성 법칙의 폭은 직관적입니다.

때때로 회전 관성이라고 불리는관성 모멘트관성의 각도 아날로그입니다. 그것은 몸의 질량, 반경, 회전축에 의존하는 몸의 속성입니다. 관성나는회전 운동은 질량이 선형 운동에 해당하는 것이지만 관성과 질량은 유사하지만 관성은 질량 단위에 거리의 제곱을 곱한 것입니다 (예: kg⋅미디엄²).

이 수량은 회전을 시작하거나 이미 회전 중일 때 중지하는 것을 포함하여 개체의 회전을 변경하는 것이 얼마나 어렵거나 쉬운 지 설명합니다.

또한 선형 운동 에너지는 다음과 같이 표현됩니다.

회전 운동 에너지는 다음과 같이 주어진다.

여기서 ω는각속도초당 라디안입니다.

관성의 개념은 기준 프레임에 의존하지 않고는 의미가 없다는 것을 인식하는 것이 중요합니다.관성 프레임. 관성 프레임은 프레임의 다른 객체에 의미있는 값을 할당 할 수 있도록 고정 된 것으로 취급 할 수있는 프레임입니다.V​, ​ㅏ​, ​아르 자형등등. 따라서 그것은 뉴턴의 법칙이 적용되는 틀입니다. 그리드 좌표계는 일반적으로 지구 자체 인이 프레임의 일부에 겹쳐집니다.

모든 실용적인 목적을 위해 지구는 대부분의 일상적인 인간 노력과 관련하여 "고정"되어 있지만주의 깊은 실험을 통해 주어진 실험실에서 수집 된 물리적 데이터를 확인할 수 있습니다. 위치는 태양을 중심으로 한 지구 회전, 은하수 자체를 통한 병진 운동 등으로 인해 시간이 지남에 따라 약간 다릅니다. 의 위에.

개인적인 경험은 또한 관성 법칙을 위반하는 것으로 보입니다. 거의 모든 경우에 이러한 오해는 참조 프레임이 아닌데도 무의식적으로 참조 프레임을 관성으로 취급하기 때문에 발생합니다. 예를 들어, 움직이는 회전 목마, 특히 각속도가 빠른 회전 목마를 타고있는 경우 가속되는 것처럼 느껴집니다. 몸의 가장자리에 접하는 직선으로 계속 움직이기를 "원"하는 것처럼 느끼기보다는 항상 옆으로 회전 목마.