Inercija in zakoni gibanja

Inercija je ime za težnjo, da predmet v gibanju ostane v gibanju ali da objekt v mirovanju ostane v mirovanju, razen če deluje na silo. Ta koncept je bil količinsko opredeljen v Newtonov prvi zakon o gibanju.

Beseda inercija je izvirala iz latinske besede iners, kar pomeni nedejavno ali leno in jo je prvič uporabil Johannes Kepler.

Inercija je kakovost vseh predmetov, izdelanih iz snovi, ki imajo maso. Kar naprej počnejo, dokler sila ne spremeni hitrosti ali smeri. Žogica, ki še vedno stoji na mizi, se ne bo začela vrteti naokoli, če nanjo ne bo nekaj potisnilo, pa naj bo to vaša roka, sunek zraka ali vibracije s površine mize. Če bi žogo vrgli v vakuum prostora brez trenja, bi večno potovala z isto hitrostjo in smeri, razen če bi delovala gravitacija ali druga sila, kot je trk.

Maša je merilo vztrajnost. Predmeti z večjo maso se upirajo spremembam gibanja bolj kot predmeti z manjšo maso. Masivnejša kroglica, kot je tista iz svinca, bo potrebovala več pritiska, da se bo začela valjati. Kroglica iz stiropora iste velikosti, vendar z majhno maso, se lahko sproži z zrakom.

V vsakdanjem življenju vidimo, da se kotalne kroglice umirijo. Vendar to storijo, ker nanje delujejo s pomočjo gravitacijske sile in zaradi učinkov trenja in zračnega upora. Ker to opažamo, je več stoletij zahodna misel sledila teoriji Aristotela, ki je rekel, da se bodo premikajoči se objekti sčasoma pomirili in potrebujejo stalno silo, da jih zadržijo gibanje.

V sedemnajstem stoletju je Galileo eksperimentiral z valjanjem kroglic na nagnjenih ravninah. Odkril je, da so se s zmanjšanjem trenja kroglice spuščale po nagnjeni ravnini in dosegale skoraj enako višino, tako da so se vrtele navzgor proti nasprotni ravnini. Utemeljil je, da bi se, če trenja ne bo, spuščali po naklonu in se nato za vedno valjali po vodoravni površini. Ni nekaj prirojenega v krogli, zaradi česar se je nehalo valjati; bil je stik s površino.

Isaac Newton je razvil načela iz Galilejevih opazovanj v prvi zakon o gibanju. Ko je žoga sprožena, je treba zaustaviti, da se žoga še naprej ne valja. Za spreminjanje hitrosti in smeri je potrebna sila. Za nadaljevanje z isto hitrostjo v isti smeri ne potrebuje sile. Prvi zakon o gibanju se pogosto imenuje zakon vztrajnosti. Ta zakon velja za inercijski referenčni okvir. Ugotovitev 5 NewtonPrincipia pravi:

Premiki teles, vključenih v dani prostor, so med seboj enaki, ne glede na to, ali je ta prostor v mirovanju ali se enakomerno premikajo naprej v ravni črti brez krožnega gibanja.

Na ta način, če spustite žogo na premikajoči se vlak, ki ne pospešuje, boste videli, da žoga pada naravnost navzdol, kot bi se na vlaku, ki se ni premikal.