Kas yra inercija?

Galite galvoti apie inerciją kaip apie paslaptingą jėgą, neleidžiančią daryti kažko, ką turite padaryti, pavyzdžiui, namų darbų, tačiau fizikai tuo nesako. Fizikoje inercija yra objekto polinkis likti ramybės būsenoje arba tolygiai judėti. Ši tendencija priklauso nuo masės, tačiau tai nėra tas pats dalykas. Galite išmatuoti objekto inerciją pritaikydami jėgą, kad pakeistumėte jo judėjimą. Inercija yra objekto polinkis atsispirti taikomai jėgai.

Kadangi šiandien jie atrodo tokie nesąmoningi, sunku įvertinti, kokie revoliucingi buvo trys Niutono judėjimo dėsniai to meto mokslo bendruomenei. Prieš Niutoną ir Galileo mokslininkai laikėsi 2000 metų senumo įsitikinimo, kad daiktai turi natūralų polinkį ilsėtis, jei lieka vieni. Galileo išsprendė šį įsitikinimą atlikdamas eksperimentą, kuriame dalyvavo pasvirę lėktuvai, kurie susidūrė vienas su kitu. Jis padarė išvadą, kad kamuolys, važiuojantis aukštyn ir žemyn šiais lėktuvais, amžinai pakils į tą patį aukštį, jei trintis nebūtų veiksnys. Niutonas panaudojo šį rezultatą formuluodamas savo pirmąjį įstatymą, kuriame teigiama:

Kiekvienas objektas tęsiasi ramybės būsena arba juda tiesiai, nebent tai veikia išorinė jėga.

Fizikai šį teiginį laiko formaliu inercijos apibrėžimu.

Pagal antrąjį Niutono dėsnį jėga (F), reikalinga objekto judėjimo būklei pakeisti, yra objekto masės (m) ir jėgos (a) pagreičio sandauga:

F = ma

Norėdami suprasti, kaip masė yra susijusi su inercija, apsvarstykite pastovią jėgą F_c veikdamas du skirtingus kūnus. Pirmojo kūno masė m₁ o antrojo kūno masė m₂.

Veikdamas m₁, F_c sukuria pagreitį a₁:

(F_c = m₁a₁)

Veikdamas m₂, jis sukelia pagreitį a₂:

(F_c = m₂a₂)

Kadangi F_c yra pastovus ir nesikeičia, tiesa:

m₁a₁ = m₂a₂

ir

m₁/ m₂ = a₂/ a₁

Jei m₁ yra didesnis nei m₂, tada tu žinai a₂ bus didesnis nei a₁ kad abu būtų lygūs F_c, ir atvirkščiai.

Kitaip tariant, objekto masė yra jo polinkio atsispirti jėgai ir tęsti toje pačioje judėjimo būsenoje matas. Nors masė ir inercija nereiškia visiškai to paties, inercija paprastai matuojama masės vienetais. SI sistemoje jos vienetai yra gramai ir kilogramai, o britų sistemoje - šliužai. Mokslininkai paprastai nediskutuoja apie inerciją judesio problemose. Paprastai jie aptaria masę.

Besisukantis kūnas taip pat turi tendenciją pasipriešinti jėgoms, tačiau todėl, kad jis susideda iš dalelių, kurios yra esant skirtingiems atstumams nuo sukimosi centro, mokslininkai kalba apie jo inercijos momentą, o ne apie inerciją. Kūno inercija tiesiniu judesiu gali būti prilyginta jo masei, tačiau apskaičiuoti besisukančio kūno inercijos momentą yra sudėtingiau, nes tai priklauso nuo kūno formos. Apibendrinta inercijos momento išraiška (I) arba m masės ir spindulio r besisukantis kūnas yra

Aš = kmr²

kur k yra konstanta, priklausanti nuo kūno formos. Inercijos momento vienetai yra (masė) • (ašies ir sukimosi masės atstumas)².