Свако ко је инстинктивно ставио руке на инструмент таблу аутомобила очекујући да се возило изненада заустави, разуме концептинерција, чак и ако никада није посветила неке посебне мисли законима физике.
Овом будном путнику можда неће пасти на памет да исти физички принцип објашњава зашто свесно нагиње главу према наслону за главу свог седишта кад год возач буде хтео да притиснути папучицу за гас: Из искуства зна да возач са „оловним ногама“ може да је ризикује због удараца рамена и подвргне је сили усмереној уназад када аутомобил полети.
Помичући се низ скалу хитности, покушавајући протресањем извадити из флаше последњи комад салата или кечап, покрећући трчање атлетски догађаји попут скока у даљ и континуираног осциловања столице за љуљање након што престанете да покушавате да се љуљате представљају примерезакон инерције, Први Њутнов закон кретања, у свакодневном животу.
На свакодневном нивоу, могли бисте да чујете шалу пријатеља да га „инерција“ спречава да устане из кревета и не трчи пет километара тог јутра. Иако таква опростива индоленција технички није формални пример инерције у свету физике, ова врста лаког брбљања о сопственој наводној сличности са ленивцем, ипак је илустрација једног од најважнијих концепата у свим примењеним стање.
Шта је инерција у физици?
Принцип инерције описујетенденција објекта да остане у стању мировања или да остане у покрету константном брзином.То је, дакле, мера отпора објекта да промени своје стање, било да се ради о покретном телу или нечему што седи на столу. Ако објекат има већу инертност, потребно је више рада да би променио своје стање, било да је то мировање или константна брзина. Сходно томе, објекти са мање инерције налазе се у лакшим условима за промену.
Један од разлога што аспект „константне брзине“ можда није интуитиван је постојање трења. Кад лопту ударите низ поље, она се одбија и на крају зауставља због трења травњака. Али ако би се игралиште могло учинити трењем, лопта би наставила да иде заувек константном брзином, осим ако је не заустави спољна сила. (Непотребно је рећи, ово стање ствари такође би сигурно утицало на правила играња лопти - и на све остало - на Земљи.)
- Понекад ћете видети закон инерције који се помиње с изразом „константна брзина“ уместо „константна брзина“. Иако је тачно, ово није довољно описно; брзина је само величина (вредност броја), док је брзина векторска величина и стога укључује и правац (к, и, з).
Њутнови закони покрета
Исаац Невтон (1642-1726) остаје власник једног од најзначајнијих интелеката у људској историји, уствари окупио математичку дисциплину рачуна од нуле и доприносећи сазнањима о кретању тела која су инспирисала Галилеа Галилеиа, великог архитекту астрофизичких идеја, и безброј други.
Њутнов први закон се понекад назива и законом инерције, јер описује ову тенденцију објекта као зависну од присуства или одсуства спољне силе. Без нето силе на предмет, његово кретање се неће променити. Као такав, овај закон не доприноси једначинама покрета које је такође развио Њутн, можда помажући да се објасни зашто га неки ученици не познају.
Њутнов други законпредлаже да силе делују на убрзавање маса, или математички,
Ф_ {мрежа} = ма
Овај закон повезује нето силу у систему, укључујући правац, са масом и кретањем његових честица. Да бисте израчунали нето силу, једноставно узимате векторски збир свих сила које делују на предмет. Коначно, Њутнов трећи закон тврди да за сваку силу постоји једнака и супротна сила у природа - „једнака и супротна реакција“ такође се понекад примењује у шали, али знаковито у свакодневном животу Језик.
Зашто је инерција важна
Основни пројекат читаве физике је разумевање кретања предмета, укључујући многе које људско око не може видети и честице чије постојање може бити мало више од заигране идеје. Примене закона о инерцији у стварном свету укључују дизајн сигурносних уређаја за возила, укључујући, али не ограничавајући се на седишта каишеви, који могу пружити спољну силу да зауставе кретање тела у случају нагле промене физике непосредног Животна средина.
Инерција предмета такође има занимљиве користи у путовањима у свемир. На пример, када уређај избегне Земљину гравитацију, наставиће задату путању док не наиђе на друго гравитационо поље или објекат. Свемирске сонде могу се слати на велике даљине без икаквог додатног горива потребног осим оног потребног за „бекство“ са Земље, усвајање мањих навигационих промена или слетање на други објекат.
Као што је раније поменуто, чини се да објекти покренути на Земљи немају „намеру“ да наставе са константном брзином због спољне силе трења. Јер је трење практично свуда (чак га и ваздух намеће великом брзином) и стално успорава објекте, осим ако се непрекидно не додају додатне снаге за борбу против њега, ширина закона инерције није интуитивно.
Момент инерције
Понекад се назива и ротациона инерција,момент инерцијеје угаони аналог инерције. То је својство тела које зависи од масе тела, полупречника и осе ротације. ИнерцијаЈаје ротационо кретање оно што је маса линеарном кретању, али иако су инерција и маса аналогни, инерција има јединице масе помножене са квадратом удаљености (нпр. кг⋅м2).
Ова количина описује колико је тешко или лако променити ротацију објекта, укључујући и покретање или заустављање кад се већ окреће.
Такође, док се линеарна кинетичка енергија изражава као
КЕ = \ фрац {1} {2} мв ^ 2
ротациону кинетичку енергију даје
КЕ_ {рот} = \ фрац {1} {2} И \ омега ^ 2
где ω представљаугаона брзинау радијанима у секунди.
Инерција ротације: Даља дискусија
Важно је препознати да концепт инерције не би имао смисла без прибегавања референтним оквирима, илиинерцијални оквири. Инерцијални оквир је онај који се може третирати као стационарни тако да се другим објектима у оквиру могу доделити значајне вредности зав, а, ри тако даље. То је оквир у коме се стога примењују Њутнови закони. Координатни систем мреже обично је постављен на део овог оквира, који је често и сама Земља.
Иако је Земља за све практичне сврхе „фиксирана“ у односу на већину свакодневних човекових напора, пажљиви експерименти могу показати да физички подаци прикупљени у лабораторији у датом тренутку локација се временом мало разликује захваљујући ротацији Земље заједно са њеном револуцијом око Сунца, транслационим кретањем кроз саму Галаксију Млечни пут и тако даље на.
Чини се да лично искуство такође представља кршење закона о инерцији. У готово свим случајевима, овај неспоразум настаје несвесним третирањем референтног оквира као инерцијалног када није. На пример, ако се крећете у вртуљку, нарочито оном са великом угаоном брзином, осећате се као да вас убрзавају све време бочно, уместо да се осећате као да ваше тело „жели“ да се настави кретати праволинијски тангенцијом до ивице вртуљак.