Вы можете думать об инерции как о таинственной силе, удерживающей вас от выполнения того, что вы должны делать, например от домашней работы, но физики подразумевают под этим словом совсем другое. В физике инерция - это тенденция объекта оставаться в покое или в состоянии равномерного движения. Эта тенденция зависит от массы, но это не совсем то же самое. Вы можете измерить инерцию объекта, применив силу, чтобы изменить его движение. Инерция - это тенденция объекта сопротивляться приложенной силе.
Концепция инерции исходит из первого закона Ньютона
Поскольку сегодня они кажутся настолько здравыми, трудно понять, насколько революционными были три закона движения Ньютона для научного сообщества того времени. До Ньютона и Галилея ученые 2000 лет назад верили, что объекты имеют естественную тенденцию останавливаться, если их оставить в покое. Галилей обратился к этому убеждению с помощью эксперимента с наклонными плоскостями, обращенными друг к другу. Он пришел к выводу, что шар, циклически перемещающийся вверх и вниз по этим плоскостям, продолжал бы подниматься на одну и ту же высоту вечно, если бы трение не было фактором. Ньютон использовал этот результат, чтобы сформулировать свой Первый закон, который гласит:
Каждый объект продолжает находиться в состоянии покоя или двигаться по прямой, если на него не действует внешняя сила.
Физики считают это утверждение формальным определением инерции.
Инерция зависит от массы
Согласно второму закону Ньютона сила (F), необходимая для изменения состояния движения объекта, является произведением массы объекта (m) и ускорения, создаваемого силой (a):
F = ma
Чтобы понять, как масса связана с инерцией, рассмотрим постоянную силу Fc действуя на два разных тела. Первое тело имеет массу m1 а второе тело имеет массу m2.
При действии на м1, Fc производит ускорение1:
(Fc = м1а1)
При действии на м2, он производит ускорение a2:
(Fc = м2а2)
Поскольку Fc постоянна и не меняется, верно следующее:
м1а1 = м2а2
а также
м1/ м2 = а2/ а1
Если М1 больше m2, тогда вы знаете2 будет больше, чем1 сделать оба равными Fc, и наоборот.
Другими словами, масса объекта является мерой его тенденции сопротивляться силе и продолжать движение в том же состоянии. Хотя масса и инерция не означают одно и то же, инерция обычно измеряется в единицах массы. В системе СИ его единицами измерения являются граммы и килограммы, а в британской системе единицами измерения являются пули. Ученые обычно не обсуждают проблемы инерции в движении. Обычно они обсуждают массу.
Момент инерции
Вращающееся тело также имеет тенденцию сопротивляться силам, но поскольку оно состоит из набора частиц, которые на разных расстояниях от центра вращения ученые говорят о его моменте инерции, а не о его инерции. Инерцию тела при поступательном движении можно приравнять к его массе, но вычисление момента инерции вращающегося тела сложнее, поскольку он зависит от формы тела. Обобщенное выражение для момента инерции (I) вращающегося тела массы m и радиуса r имеет вид
I = кмр2
где k - постоянная, зависящая от формы тела. Единицы момента инерции: (масса) • (расстояние от оси до массы вращения).2.