Treghet og bevegelseslovene

Definisjon av treghet i fysikk

Volker Möhrke / Getty Images

Treghet er navnet på tendensen til et objekt i bevegelse til å forbli i bevegelse, eller et objekt i ro til å forbli i ro med mindre det påvirkes av en kraft. Dette konseptet ble kvantifisert i Newtons første bevegelseslov .

Ordet treghet kom fra det latinske ordet inert , som betyr ledig eller lat og ble først brukt av Johannes Kepler.

Treghet og masse

Treghet er en kvalitet på alle gjenstander laget av materie som har masse. De fortsetter å gjøre det de gjør til en kraft endrer hastighet eller retning. En ball som sitter stille på et bord vil ikke begynne å rulle rundt med mindre noe presser på den, det være seg hånden din, et vindkast eller vibrasjoner fra bordets overflate. Hvis du kastet en ball i rommets friksjonsfrie vakuum, ville den beveget seg med samme hastighet og retning for alltid med mindre den påvirkes av tyngdekraften eller en annen kraft, for eksempel en kollisjon.

Volker Möhrke / Getty Images

Masse er et mål på treghet . Objekter med høyere masse motstår endringer i bevegelse mer enn objekter med lavere masse. En mer massiv ball, for eksempel en laget av bly, vil kreve mer et dytt for å starte den å rulle. En styrofoamball av samme størrelse, men lav masse, kan settes i bevegelse av et pust av luft.

Teorier om bevegelse fra Aristoteles til Galileo

I hverdagen ser vi rullende baller komme til ro. Men de gjør det fordi de blir påvirket av tyngdekraften og fra effekten av friksjon og luftmotstand. Fordi det er det vi observerer, fulgte vestlig tanke i mange århundrer teorien til Aristoteles, som sa at bevegelige objekter til slutt ville komme til ro og trengte fortsatt kraft for å holde dem i bevegelse.

På det syttende århundre eksperimenterte Galileo med å rulle baller på skråplan. Han oppdaget at når friksjonen ble redusert, rullet kuler nedover et skråplan og oppnådde nesten samme høyde når de rullet tilbake opp et motsatt plan. Han resonnerte at hvis det ikke var friksjon, ville de rulle ned en skråning og deretter fortsette å rulle på en horisontal overflate for alltid. Det var ikke noe medfødt i ballen som gjorde at den sluttet å rulle; det var kontakt med overflaten.

Newtons første lov om bevegelse og treghet

Isaac Newton utviklet prinsippene vist i Galileos observasjoner til sin første bevegelseslov. Det kreves en kraft for å stoppe ballen fra å fortsette å rulle når den først er satt i bevegelse. Det trengs en kraft for å endre hastighet og retning. Den trenger ikke en kraft for å fortsette å bevege seg med samme hastighet i samme retning. Den første bevegelsesloven omtales ofte som treghetsloven. Denne loven gjelder for en treghetsreferanseramme. Konsekvens 5 av Newton Principia sier:

Bevegelsene til legemer som er inkludert i et gitt rom er de samme innbyrdes, enten det rommet er i ro eller beveger seg jevnt fremover i en rett linje uten sirkulær bevegelse.

På denne måten, hvis du slipper en ball på et tog i bevegelse som ikke akselererer, vil du se ballen falle rett nedover, slik du ville gjort på et tog som ikke beveget seg.