אינרציה וחוקי התנועה

אינרציה היא שם הנטייה של אובייקט בתנועה להישאר בתנועה, או אובייקט במנוחה להישאר במנוחה אלא אם כן פועל על ידי כוח. מושג זה כמת בשנת חוק התנועה הראשון של ניוטון.

המילה אינרציה הגיעה מהמילה הלטינית הפנימיותשפירושו סרק או עצלן ושימש לראשונה על ידי יוהנס קפלר.

אינרציה היא איכות של כל העצמים העשויים מחומר שיש להם מסה. הם ממשיכים לעשות את מה שהם עושים עד שכוח משנה את המהירות או הכיוון שלהם. כדור שיושב בשקט על שולחן לא יתחיל להתגלגל אלא אם כן משהו נדחף אליו, יהיה זה היד שלך, משב אוויר או רעידות מעל פני השולחן. אם היית משליך כדור בוואקום בחלל החיכוך של החלל, הוא היה ממשיך באותה המהירות והכיוון לנצח, אלא אם כן יפעל על ידי כוח הכבידה או כוח אחר כמו התנגשות.

המיסה היא מדד של אינרציה. עצמים בעלי מסה גבוהה יותר מתנגדים לשינויים בתנועה יותר מאשר עצמים בעלי מסה נמוכה יותר. כדור מסיבי יותר, כמו כדור העשוי מיתרון, יידרש יותר לדחיפה כדי להתחיל להתגלגל. כדור קלקר בגודל זהה אך במסה נמוכה עשוי להפעיל אותו על ידי שאיפה של אוויר.

בחיי היומיום אנו רואים כדורים מתגלגלים מנוחים. אך הם עושים זאת מכיוון שהם פועלים באמצעות כוח הכובד ומתוך השפעות החיכוך והתנגדות האוויר. מכיוון שזה מה שאנחנו רואים, במשך מאות רבות של מחשבות מערביות עקבו אחר תורת אריסטו, שאמר כי בסופו של דבר חפצים נעים ינוחו ונזקקים להמשך כוח בכדי להחזיק אותם תנועה.

במאה השבע-עשרה ניסתה גלילאו כדורים מתגלגלים על מטוסים נוטים. הוא גילה שככל שהצמצום של החיכוך, הכדורים התגלגלו במטוס נוטה שהגיע כמעט לאותה גובה מתגלגלים חזרה למישור מנוגד. הוא טען שאם לא היה חיכוך, הם יתגלגלו במורד שיפוע ואז ימשיכו להתגלגל על ​​משטח אופקי לנצח. זה לא היה משהו מולד בכדור שגרם לו להפסיק להתגלגל; זה היה מגע עם השטח.

אייזק ניוטון פיתח את העקרונות המוצגים בתצפיות של גלילאו לחוק התנועה הראשון שלו. דרוש כוח כדי למנוע מהכדור להמשיך להתגלגל ברגע שהוא מופעל. זה לוקח כוח כדי לשנות את המהירות והכיוון שלו. זה לא צריך כוח כדי להמשיך לנוע באותה מהירות לאותו כיוון. חוק התנועה הראשון מכונה לעתים קרובות חוק האינרציה. חוק זה חל על מסגרת התייחסות אינרציאלית. מסקנה 5 מתוך ניוטוןהעקרון של Principia אומר:

תנועות הגופים הכלולים בחלל נתון זהות בינן לבין עצמן, בין אם החלל נמצא במנוחה ובין אם הוא נע בצורה אחידה קדימה בקו ישר ללא תנועה סיבובית.

בדרך זו, אם תפיל כדור על רכבת נעה שאינה מאיצה, תראה את הכדור נופל ישר כלפי מטה, כמו שהיית עושה ברכבת שלא זזה.