Du kan tenke på treghet som en mystisk kraft som hindrer deg i å gjøre noe du må gjøre, som leksene dine, men det er ikke det fysikere mener med ordet. I fysikk er treghet en gjenstands tendens til å forbli i ro eller i en tilstand av jevn bevegelse. Denne tendensen er avhengig av masse, men det er ikke akkurat det samme. Du kan måle et objekts treghet ved å bruke en kraft for å endre bevegelsen. Treghet er objektets tendens til å motstå den påførte kraften.
Begrepet treghet kommer fra Newtons første lov
Fordi de virker så fornuftige i dag, er det vanskelig å forstå hvor revolusjonerende Newtons tre bevegelseslover var for datidens vitenskapelige samfunn. Før Newton og Galileo hadde forskere hatt en 2000 år gammel tro på at gjenstander hadde en naturlig tendens til å hvile hvis de ble alene. Galileo adresserte denne troen med et eksperiment som involverte skråplan som møtte hverandre. Han konkluderte med at en ball som syklet opp og ned disse flyene, ville fortsette å stige til samme høyde for alltid hvis ikke friksjon var en faktor. Newton brukte dette resultatet til å formulere sin første lov, som sier:
Hvert objekt fortsetter i sin tilstand av hvile eller bevegelse i en rett linje med mindre det blir handlet av en ekstern kraft.
Fysikere anser denne uttalelsen som den formelle definisjonen av treghet.
Treghet varierer med masse
I følge Newtons andre lov er kraften (F) som kreves for å endre bevegelsestilstanden til et objekt produktet av objektets masse (m) og akselerasjonen produsert av kraften (a):
F = ma
For å forstå hvordan masse er relatert til treghet, bør du vurdere en konstant kraft Fc handler på to forskjellige kropper. Den første kroppen har masse m1 og den andre kroppen har masse m2.
Når du handler på m1, Fc produserer en akselerasjon a1:
(Fc = m1en1)
Når du handler på m2, det gir en akselerasjon a2:
(Fc = m2en2)
Siden Fc er konstant og endres ikke, følgende er sant:
m1en1 = m2en2
og
m1/ m2 = a2/en1
Hvis m1 er større enn m2, så vet du a2 vil være større enn en1 å gjøre begge like Fc, og vice versa.
Med andre ord er objektets masse et mål på dens tendens til å motstå kraften og fortsette i samme bevegelsestilstand. Selv om masse og treghet ikke betyr nøyaktig det samme, måles treghet vanligvis i masseenheter. I SI-systemet er enhetene gram og kilo, og i det britiske systemet er enhetene snegler. Forskere diskuterer vanligvis ikke treghet i bevegelsesproblemer. De diskuterer vanligvis masse.
Treghetsmoment
Et roterende legeme har også en tendens til å motstå krefter, men fordi det består av en samling partikler som er i forskjellige avstander fra rotasjonssenteret, snakker forskere om treghetsmomentet snarere enn dets treghet. Tregheten til et legeme i lineær bevegelse kan likestilles med massen, men å beregne treghetsmomentet til et roterende legeme er mer komplisert fordi det avhenger av kroppens form. Det generaliserte uttrykket for treghetsmomentet (I) eller en roterende kropp med masse m og radius r er
Jeg = kmr2
hvor k er en konstant som avhenger av kroppens form. Enhetene til treghetsmoment er (masse) • (akse-til-rotasjon-masseavstand)2.