Træghed og bevægelseslovene

Inerti er navnet på en tendens hos et objekt i bevægelse til at forblive i bevægelse, eller et objekt i hvile til at forblive i hvile, medmindre det udføres af en kraft. Dette koncept blev kvantificeret i Newtons første bevægelseslov.

Ordet inertia kom fra det latinske ord iners, hvilket betyder inaktiv eller doven og blev først brugt af Johannes Kepler.

Inerti er en kvalitet af alle genstande lavet af stof, der har masse. De gør, hvad de gør, indtil en styrke ændrer deres hastighed eller retning. En kugle, der sidder stille på et bord, begynder ikke at rulle rundt, medmindre noget skubber på det, det være sig din hånd, et luftvind eller vibrationer fra bordets overflade. Hvis du kastede en kugle i det friktionsløse vakuum i rummet, ville den køre videre med samme hastighed og retning for evigt, medmindre den blev påvirket af tyngdekraften eller en anden kraft, såsom en kollision.

Masse er et mål på inerti. Objekter med højere masse modstår ændringer i bevægelse mere end genstande med lavere masse. En mere massiv bold, såsom en lavet af bly, vil tage et større skub for at starte den med at rulle. En styrofoamkugle af samme størrelse, men lav masse, kan sættes i bevægelse af en pust af luft.

I hverdagen ser vi rullende kugler hvile. Men de gør det, fordi de påvirkes af tyngdekraft og fra virkningerne af friktion og luftmodstand. Fordi det er, hvad vi observerer, fulgte den vestlige tanke i mange århundreder teorien om Aristoteles, der sagde, at bevægelige genstande i sidste ende ville hvile og havde brug for fortsat kraft for at holde dem inde bevægelse.

I det syttende århundrede eksperimenterede Galileo med rullende kugler på skråplan. Han opdagede, at efterhånden som friktionen blev reduceret, rullede kugler ned ad et skråt plan, der nåede næsten den samme højde, der rullede tilbage op mod et modstående fly. Han begrundede, at hvis der ikke var nogen friktion, ville de rulle ned ad en hældning og derefter fortsætte med at rulle på en vandret overflade for evigt. Det var ikke noget medfødt i bolden, der fik den til at stoppe med at rulle; det var kontakt med overfladen.

Isaac Newton udviklede principperne vist i Galileos observationer til sin første bevægelseslov. Det tager en kraft for at forhindre bolden i at fortsætte med at rulle, når den er sat i bevægelse. Det tager en kraft for at ændre hastighed og retning. Det behøver ikke en kraft for at fortsætte med at bevæge sig med samme hastighed i samme retning. Den første bevægelseslov omtales ofte som inerti-loven. Denne lov finder anvendelse på en inertial referenceramme. Korollar 5 af NewtonPrincipia siger:

Bevægelserne af kroppe, der er inkluderet i et givet rum, er de samme imellem, hvad enten dette rum er i hvile eller bevæger sig ensartet fremad i en lige linje uden cirkulær bevægelse.

På denne måde, hvis du slipper en bold på et bevægende tog, der ikke accelererer, vil du se bolden falde lige nedad, som du ville gøre på et tog, der ikke bevægede sig.