Η αδράνεια και οι νόμοι της κίνησης

Αδράνεια είναι η ονομασία για την τάση ενός αντικειμένου σε κίνηση να παραμένει σε κίνηση ή ενός αντικειμένου σε ηρεμία να παραμένει σε ηρεμία εκτός εάν ασκηθεί από μια δύναμη. Αυτή η έννοια ποσοτικοποιήθηκε στον Πρώτο Νόμο της Κίνησης του Νεύτωνα.

Η λέξη αδράνεια προήλθε από τη λατινική λέξη iners , που σημαίνει αδρανής ή τεμπέλης και χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Johannes Kepler.

Αδράνεια και Μάζα

Η αδράνεια είναι μια ποιότητα όλων των αντικειμένων που αποτελούνται από ύλη που έχουν μάζα. Συνεχίζουν να κάνουν αυτό που κάνουν έως ότου μια δύναμη αλλάξει την ταχύτητα ή την κατεύθυνσή τους. Μια μπάλα που κάθεται ακίνητη σε ένα τραπέζι δεν θα αρχίσει να κυλάει, εκτός και αν την πιέσει κάτι, είτε είναι το χέρι σας, μια ριπή αέρα ή δονήσεις από την επιφάνεια του τραπεζιού. Εάν πετούσατε μια μπάλα στο κενό του διαστήματος χωρίς τριβές, θα ταξίδευε με την ίδια ταχύτητα και κατεύθυνση για πάντα, εκτός και αν ασκηθεί από τη βαρύτητα ή άλλη δύναμη, όπως μια σύγκρουση.

Η μάζα είναι ένα μέτρο αδράνειας. Τα αντικείμενα μεγαλύτερης μάζας αντιστέκονται στις αλλαγές στην κίνηση περισσότερο από τα αντικείμενα μικρότερης μάζας. Μια πιο ογκώδης μπάλα, όπως μια από μόλυβδο, θα χρειαστεί περισσότερη ώθηση για να αρχίσει να κυλάει. Μια μπάλα φελιζόλ του ίδιου μεγέθους αλλά μικρής μάζας μπορεί να τεθεί σε κίνηση με μια ρουφηξιά αέρα.

Θεωρίες της κίνησης από τον Αριστοτέλη στον Γαλιλαίο

Στην καθημερινή ζωή, βλέπουμε τις κυλιόμενες μπάλες να ξεκουράζονται. Αλλά το κάνουν επειδή επενεργούνται με τη δύναμη της βαρύτητας και από τις επιπτώσεις της τριβής και της αντίστασης του αέρα. Επειδή αυτό παρατηρούμε, για πολλούς αιώνες η δυτική σκέψη ακολούθησε τη θεωρία του Αριστοτέλη, ο οποίος έλεγε ότι τα κινούμενα αντικείμενα τελικά θα ακινητοποιούνταν και χρειάζονταν συνεχή δύναμη για να τα κρατήσει σε κίνηση.

Τον δέκατο έβδομο αιώνα, ο Γαλιλαίος πειραματίστηκε με κυλιόμενες μπάλες σε κεκλιμένα επίπεδα. Ανακάλυψε ότι καθώς μειώνονταν η τριβή, οι μπάλες που κυλούσαν κάτω από ένα κεκλιμένο επίπεδο έφτασαν σχεδόν το ίδιο ύψος κυλώντας πίσω σε ένα αντίθετο επίπεδο. Σκέφτηκε ότι αν δεν υπήρχε τριβή, θα κυλούσαν σε μια κλίση και μετά θα συνέχιζαν να κυλιούνται σε μια οριζόντια επιφάνεια για πάντα. Δεν ήταν κάτι έμφυτο στην μπάλα που την έκανε να σταματήσει να κυλά. ήταν επαφή με την επιφάνεια.

Πρώτος Νόμος Κίνησης και Αδράνειας του Νεύτωνα

Ο Ισαάκ Νεύτων ανέπτυξε τις αρχές που φαίνονται στις παρατηρήσεις του Γαλιλαίου στον πρώτο του νόμο της κίνησης. Χρειάζεται μια δύναμη για να σταματήσει η μπάλα να συνεχίσει να κυλά μόλις τεθεί σε κίνηση. Χρειάζεται μια δύναμη για να αλλάξει η ταχύτητα και η κατεύθυνση του. Δεν χρειάζεται δύναμη για να συνεχίσει να κινείται με την ίδια ταχύτητα προς την ίδια κατεύθυνση. Ο πρώτος νόμος της κίνησης αναφέρεται συχνά ως νόμος της αδράνειας. Αυτός ο νόμος ισχύει για ένα αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς. Το συμπέρασμα 5 του Newton's Principia λέει:

Οι κινήσεις των σωμάτων που περιλαμβάνονται σε ένα δεδομένο διάστημα είναι ίδιες μεταξύ τους, είτε αυτό Ο χώρος είναι σε ηρεμία ή κινείται ομοιόμορφα προς τα εμπρός σε ευθεία γραμμή χωρίς κυκλική κίνηση.

Με αυτόν τον τρόπο, εάν ρίξετε μια μπάλα σε ένα κινούμενο τρένο που δεν επιταχύνει, θα δείτε την μπάλα να πέφτει κατευθείαν προς τα κάτω, όπως θα κάνατε σε ένα τρένο που δεν κινούνταν.