Jūs, iespējams, domājat par inerci kā par noslēpumainu spēku, kas attur jūs darīt to, kas jums jādara, piemēram, mājasdarbus, taču fiziķi to nedomā ar šo vārdu. Fizikā inerce ir objekta tieksme palikt miera stāvoklī vai vienmērīgas kustības stāvoklī. Šī tendence ir atkarīga no masas, taču tā nav tieši tā pati lieta. Jūs varat izmērīt objekta inerci, pieliekot spēku, lai mainītu tā kustību. Inerce ir objekta tieksme pretoties pielietotajam spēkam.
Inerces jēdziens nāk no Ņūtona pirmā likuma
Tā kā tie šodien šķiet tik prātīgi, ir grūti novērtēt, cik revolucionāri tā laika zinātnieku aprindām bija trīs Ņūtona kustības likumi. Pirms Ņūtona un Galileo zinātnieki bija pauduši 2000 gadus senu pārliecību, ka objektiem ir dabiska tieksme atpūsties, ja tie tiek atstāti vieni. Galileo pievērsās šai pārliecībai ar eksperimentu, iesaistot slīpas plaknes, kas atradās viens otram pretī. Viņš secināja, ka bumba, kas ar šīm lidmašīnām pārvietojas augšup un lejup, turpinātu mūžīgi pacelties vienā augstumā, ja berze nebūtu faktors. Ņūtons izmantoja šo rezultātu, lai formulētu savu pirmo likumu, kurā teikts:
Katrs objekts turpina savu miera vai kustības stāvokli taisnā līnijā, ja vien uz to nerīkojas ārējs spēks.
Fiziķi uzskata šo apgalvojumu par formālu inerces definīciju.
Inerce mainās ar masu
Saskaņā ar Ņūtona otro likumu spēks (F), kas nepieciešams objekta kustības stāvokļa maiņai, ir objekta masas (m) un spēka (a) paātrinājuma reizinājums:
F = ma
Lai saprastu, kā masa ir saistīta ar inerci, apsveriet pastāvīgu spēku Fc darbojas uz divām dažādām ķermeņiem. Pirmajam ķermenim ir masa m1 un otrajam ķermenim ir masa m2.
Rīkojoties uz m1, Fc rada paātrinājumu a1:
(Fc = m1a1)
Rīkojoties uz m2, tas rada paātrinājumu a2:
(Fc = m2a2)
Tā kā Fc ir nemainīgs un nemainās, ir taisnība:
m1a1 = m2a2
un
m1/ m2 = a2/ a1
Ja m1 ir lielāks par m2, tad jūs zināt a2 būs lielāks par a1 lai abi būtu vienādi Fc, un otrādi.
Citiem vārdiem sakot, objekta masa ir tā tendences mērs pretoties spēkam un turpināt tajā pašā kustības stāvoklī. Kaut arī masa un inerce nenozīmē tieši to pašu, inerci parasti mēra masas vienībās. SI sistēmā tās mērvienības ir grami un kilogrami, bet Lielbritānijas sistēmā vienības ir lodes. Zinātnieki parasti neapspriež kustības problēmu inerci. Viņi parasti apspriež masu.
Inerces moments
Rotējošam ķermenim ir arī tendence pretoties spēkiem, bet tāpēc, ka tas sastāv no daļiņu kopuma, kas ir dažādos attālumos no rotācijas centra zinātnieki runā par tā inerces momentu, nevis par inerci. Ķermeņa inerci lineārā kustībā var pielīdzināt tā masai, bet rotējoša ķermeņa inerces momenta aprēķināšana ir sarežģītāka, jo tā ir atkarīga no ķermeņa formas. Vispārīgā izteiksme inerces momentam (I) vai rotējošam ķermenim ar masu m un rādiusu r ir
I = kmr2
kur k ir konstante, kas ir atkarīga no ķermeņa formas. Inerces momenta mērvienības ir (masa) • (ass-rotācijas-masas attālums)2.