Træghed

Inerti (af lat.  inerti  - hvile, inaktivitet, konstant, uforanderlighed ) - kroppens egenskab til at forblive i nogle, kaldet inerti [1] , referencerammer i hvile eller ensartet retlinet bevægelse i fravær af ydre påvirkninger [1] [2] , samt at forhindre ændring af dens hastighed (både i modul og retning [3] ) i nærvær af eksterne kræfter på grund af dens inertimasse .

Kvantitativt er forholdet mellem påvirkningen af ​​kroppen og ændringen i dens bevægelse givet af formlen for Newtons anden lov [4] :

.

Her er kraften, der virker på kroppen, er inertimassen og er kroppens hastighed.

Begrebet "inerti" er synonymt med en af ​​betydningerne af begrebet inerti [1] (andre betydninger af sidstnævnte gælder ikke for fysik).

Ordlyd

Eksistensen af ​​inerti-referencerammer i klassisk mekanik er postuleret af Newtons første lov , som også kaldes inertiloven . Dens klassiske formulering blev givet af Newton i hans bog Principia Mathematica of Natural Philosophy :

Ethvert legeme fortsætter med at blive holdt i en tilstand af hvile, eller ensartet og retlinet bevægelse, indtil og i det omfang det er tvunget af påførte kræfter til at ændre denne tilstand.

Den moderne, mere præcise formulering af loven er:

Der er sådanne referencerammer , kaldet inerti (ISO), i forhold til hvilke materielle punkter , når ingen kræfter virker på dem (eller indbyrdes afbalancerede kræfter virker), er i hvile eller ensartet retlinet bevægelse .


Fysisk encyklopædi [1] .

For Newtons første lov kan du skrive dens matematiske formulering, som har følgende form

hvor er den i -te kraft, der virker på et materialepunkt (MT), og er dets hastighed. Med andre ord siger denne formel, at i IFR, i fravær af kræfter, der virker på en given MT, ændres størrelsen og retningen af ​​dens hastighed ikke.

Referencerammer, hvor inertiloven er opfyldt, kaldes inertial referencerammer (ISR). Alle andre referencerammer (f.eks. roterende eller bevægelser med acceleration i forhold til inerti) kaldes henholdsvis ikke-inerti.

Konceptet med et inerti-referencesystem er idealisering , det vil sige et ideelt objekt betragtet i stedet for et rigtigt objekt (andre eksempler på idealisering er for eksempel en absolut stiv krop eller en uudvidelig vægtløs tråd). Reelle referencesystemer er altid forbundet med et eller flere objekter, og overensstemmelsen mellem den faktisk observerede bevægelse af legemer i sådanne systemer til resultaterne af beregninger vil være ufuldstændig. Samtidig er nøjagtigheden af ​​en sådan abstraktion under terrestriske forhold meget høj.

I ikke-inertielle referencerammer er inertiloven ikke opfyldt. Ikke desto mindre kan bevægelsen af ​​legemer i ikke-inertielle referencerammer beskrives ved bevægelsesligninger, der i form ligner dem, der bruges i inertierammer, hvis sammen med kræfterne, der skyldes vekselvirkningen mellem legemer med hinanden, yderligere termer af en rent kinematisk oprindelse er indført i ligningerne og ingen vekselvirkning af kroppe upassende. Sådanne formelt indførte størrelser kaldes inertikræfter [5] [6] .

Historie

Gamle græske videnskabsmænd, at dømme efter de skrifter, der er kommet ned til os, tænkte på årsagerne til afslutningen og afslutningen af ​​bevægelsen. Aristoteles' "Fysik" (4. århundrede f.Kr.) giver følgende ræsonnement om bevægelse i et tomrum [7] :

Ingen vil være i stand til at sige, hvorfor [en krop], sat i bevægelse, vil stoppe et sted, for hvorfor ville den stoppe her i stedet for der? Derfor skal den enten være i ro eller bevæge sig i det uendelige.

Men i et andet værk "Mechanics", tilskrevet Aristoteles, hedder det [8] :

Et bevægeligt legeme stopper, når kraften, der skubber det, stopper.

Observationer viste virkelig, at kroppen stoppede, da kraften, der skubbede den, ophørte. Den naturlige modstand af eksterne kræfter (friktion, luftmodstand osv.) til bevægelsen af ​​det skubbede legeme blev ikke taget i betragtning. Derfor associerede Aristoteles invariansen af ​​bevægelseshastigheden af ​​ethvert legeme med invariansen af ​​den kraft, der blev påført den.

Kun to årtusinder senere var Galileo Galilei (1564-1642) i stand til at rette op på denne fejl i " aristotelisk fysik ". I sit værk "Samtaler om to nye videnskaber" skrev Galileo [8] :

... den hastighed, der engang er givet til et bevægeligt legeme, vil være strengt bevaret, da de ydre årsager til acceleration eller deceleration er elimineret, en tilstand, der kun findes på et vandret plan, fordi der i tilfælde af bevægelse ned ad et skråplan er allerede en årsag til acceleration, mens når man bevæger sig langs et skråplan opad, er der en deceleration; det følger heraf, at bevægelsen på det vandrette plan er evig.

Denne vurdering kan ikke udledes direkte fra eksperimentet, da det er umuligt at udelukke alle ydre påvirkninger (friktion osv.). Derfor anvendte Galileo her først metoden for logisk tænkning, baseret på direkte observationer og ligner den matematiske bevismetode "ved modsigelse". Hvis hældningen af ​​et plan i forhold til vandret er årsagen til accelerationen af ​​et legeme, der bevæger sig ned ad det, og decelerationen af ​​et legeme, der bevæger sig op i det, så har kroppen ingen grund til at accelerere eller bremse - når den bevæger sig langs et vandret plan - og den skal være i en ensartet bevægelse eller hvile.

Galileo beviste således enkelt og tydeligt forholdet mellem kraft og ændring i hastighed (acceleration), og ikke mellem kraft og selve hastigheden, som Aristoteles og hans tilhængere troede. Denne opdagelse af Galileo kom ind i videnskaben som loven om inerti . Imidlertid tillod Galileo fri bevægelighed ikke kun i en lige linje, men også i en cirkel (tilsyneladende af astronomiske årsager). I 1638 præciserede italieneren Baliani loven om inerti, hvilket indikerer, at i fravær af ydre påvirkninger er en krops naturlige bane en lige linje. I sin moderne form blev loven om inerti formuleret af Descartes . Newton indarbejdet loven om inerti i sit system af mekaniske love som den første lov .

Relaterede begreber

Galileos relativitetsprincip : i alle inerti-referencerammer forløber alle mekaniske processer på samme måde (hvis startbetingelserne for alle legemer er de samme). I en referenceramme, der bringes i hviletilstand eller ensartet retlinet bevægelse i forhold til en inerti-referenceramme (betinget "i hvile"), forløber alle processer på nøjagtig samme måde som i en hvileramme.

Inertimasse  er et mål for et legemes inerti i fysik, en indikator for, om et givent legeme i større eller mindre grad vil forhindre en ændring i dets hastighed i forhold til inertiereferencerammen, når det udsættes for eksterne kræfter. Inertial masse optræder i udtrykket af Newtons anden lov , som er den vigtigste lov i klassisk mekanik .

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 3 4 Inerti // Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M .: Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2. - S. 146. - 704 s. — 100.000 eksemplarer.  — ISBN 5-85270-061-4 .
  2. ↑ Great Russian Encyclopedia  : [i 35 bind]  / kap. udg. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
  3. ↑ T.I. Trofimov. Fysik. - Moskva: "Akademiet", 2012.
  4. ↑ Konopleva N.P. Om udviklingen af ​​inertibegrebet (Newton, Mach, Einstein) // Einstein-samling 1975-1976. - M., Nauka, 1978. - s. 216-244
  5. ↑ Savelyev I.V. Kursus i generel fysik. T. 1. Mekanik. Molekylær fysik. - M .: Nauka, 1987. - S. 118-119.
  6. ↑ Landsberg G.S. Elementær lærebog i fysik. Bind 1. Mekanik. Varme. Molekylær fysik. - M .: Nauka, 1975. - C. 292
  7. ↑ Fysik (Aristoteles)/Bog 4/Kapitel 8
  8. ↑ 1 2 Einstein A., Infeld L. Fysikkens udvikling . - M . : Nauka, 1965. - S.  10 -12.

Litteratur

Nye forskningslinks:

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier