Що таке інерція?

Ви можете думати про інерцію як про таємничу силу, яка заважає вам робити щось, що вам належить робити, наприклад домашнє завдання, але це не те, що мають на увазі під цим словом фізики. У фізиці інерція - це тенденція об'єкта залишатися в стані спокою або в рівномірному русі. Ця тенденція залежить від маси, але це не зовсім одне і те ж. Ви можете виміряти інерцію об’єкта, застосувавши силу для зміни його руху. Інерція - це схильність об’єкта чинити опір прикладеній силі.

Оскільки сьогодні вони здаються настільки здоровим глуздом, важко зрозуміти, наскільки революційними були три закони руху Ньютона для наукової спільноти того часу. До Ньютона і Галілея вчені дотримувались 2000-річної віри, що предмети мають природну тенденцію відпочивати, якщо їх залишати наодинці. Галілей звернувся до цієї віри експериментом із залученням похилих площин, які стояли один проти одного. Він дійшов висновку, що куля, що рухається вгору-вниз по цих літаках, буде продовжувати підніматися на однакову висоту назавжди, якби тертя не було фактором. Ньютон використав цей результат для формулювання свого Першого закону, який говорить:

Кожен предмет продовжує перебувати в стані спокою або руху по прямій, якщо на нього не діє зовнішня сила.

Фізики вважають це твердження офіційним визначенням інерції.

Відповідно до Другого закону Ньютона, сила (F), необхідна для зміни стану руху об'єкта, є добутком маси об'єкта (м) та прискорення, що створюється силою (а):

F = ma

Щоб зрозуміти, як маса пов’язана з інерцією, розглянемо постійну силу F_c діючи на два різні тіла. Перше тіло має масу m₁ а друге тіло має масу m₂.

При дії на m₁, Ф_c виробляє прискорення a₁:

(Ф_c = м₁а₁)

При дії на m₂, він виробляє прискорення a₂:

(Ф_c = м₂а₂)

Оскільки F_c є постійною і не змінюється, справедливо наступне:

м₁а₁ = м₂а₂

і

м₁/ м₂ = a₂/ а₁

Якщо м₁ більше m₂, тоді ви знаєте a₂ буде більше, ніж₁ зробити обидва рівними F_c, і навпаки.

Іншими словами, маса об'єкта є мірою його схильності протистояти силі і продовжувати в тому ж стані руху. Хоча маса та інерція не означають абсолютно одне і те ж, інерція зазвичай вимірюється в одиницях маси. У системі СІ її одиницями є грами та кілограми, а у британській одиницями - слимаки. Зазвичай вчені не обговорюють проблеми інерції при рухах. Зазвичай вони обговорюють масу.

Обертове тіло також має тенденцію протистояти силам, але оскільки воно складається з колекції частинок, які є на різних відстанях від центру обертання вчені говорять про його момент інерції, а не про його інерцію. Інерцію тіла при лінійному русі можна прирівняти до його маси, але обчислення моменту інерції тіла, що обертається, складніше, оскільки це залежить від форми тіла. Узагальненим виразом для моменту інерції (I) або обертового тіла масою m і радіусом r є

I = кмр²

де k - константа, яка залежить від форми тіла. Одиницями моменту інерції є (маса) • (відстань від осі до обертання-маса)².