Inercija

Klasična mehanika

${\displaystyle \mathbf {F} ={\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} t}}(m\mathbf {v} )}$ drugi Newtonov zakon

povijest klasične mehanike kronologija klasične mehanike Grane statika • dinamika/kinetika • kinematika • primjenjena mehanika • nebeska mehanika • mehanika kontinuuma • statistička mehanika Formulacije Newtonova mehanika (vektorska mehanika) analitička mehanika: Lagrangeova mehanika Hamiltonova mehanika Osnovni koncepti prostor • vrijeme • brzina • masa • ubrzanje • gravitacija • sila • impuls sile • spreg sila/moment sile • količina gibanja • kutna količina gibanja • tromost • moment tromosti • referentni okvir • energija • kinetička energija • potencijalna energija • rad • virtualni rad • D'Alembertovo načelo Ključne teme kruto tijelo • dinamika krutog tijela • Eulerove jednadžbe gibanja • gibanje • Newtonovi zakoni gibanja • Newtonov zakon gravitacije • jednadžbe gibanja • inercijski referentni okvir • neinercijski referentni okvir • rotirajući referentni okvir • fiktivna sila • mehanika ravninskog gibanja krutog tijela • pomak (vektor) • relativna brzina • trenje • jednostavno harmonijsko gibanje • harmonijski oscilator • vibracije • prigušenje • koeficijent prigušenja • Rotacijsko gibanje • Kružno gibanje • jednoliko kružno gibanje • nejednoliko kružno gibanje • centripetalna sila • centrifugalna sila • centrifugalna sila (rotacijski referentni okvir) • reaktivna centrifugalna sila • Coriolisov učinak • fizičko njihalo • rotacijska brzina • kutno ubrzanje • kutna brzina • kutna frekvencija • kutni pomak Znanstvenici Isaac Newton • Jeremiah Horrocks • Leonhard Euler • Jean le Rond d'Alembert • Alexis Clairaut • Joseph Louis Lagrange • Pierre-Simon Laplace • William Rowan Hamilton • Siméon-Denis Poisson

Inercija ili tromost je jedno od osnovnih svojstava svih tela u svemiru koje imaju masu, to jest masa je mera tromosti tela. Inercija se ispoljava kao protivljenje tela promeni stanja kretanja.^[1] To znači da bi telu promenio se intenzitet, pravac ili smer brzine, na telo mora delovati sila.

Inerciju je opisao Njutn u prvom zakonu (zakon inercije): predmet na koji ne deluje neka neto spoljašnja sila kreće se konstantnom brzinom. Dakle, predmet će nastaviti da se kreće svojom trenutnom brzinom sve dok neka sila ne prouzrokuje promenu. Kada na tijelo djeluje neuravnotežena vanjska sila, tromost se izražava u tome što se promjena stanja gibanja zbiva postupno, a ne trenutačno; stanje gibanja mijenja se polaganije što je tromost tijela veća.^[2]

Na površini Zemlje, inercija je često maskirana efektima trenja i otpora vazduha, koji imaju tendenciju da smanjuju brzinu pokretnih predmeta, i gravitacije. To je dovelo u zabludu antičkog filozofa Aristotela da vjeruje da se predmeti kreću samo dok se na njih primenjuje sila.^[3][4]

Istorija

Do renesanse, opšte prihvaćena teorija kretanja u zapadnoj filozofiji bila je zasnovana na Aristotelu koji je u 4. veku p.n.e. izjavio da se pokretni objekti (na Zemlji) samo kreću dok postoji snaga koja ih navodi da to učine. On je objasnio nastavak kretanja projektila, koji su odvojeni od svog projektora, delovanjem okolnog medija, koji nastavlja da pokreće projektil na neki način.^[5] Aristotel je zaključio da bi takvo nasilno kretanje u praznini bilo nemoguće.^[6]

Uprkos opštem prihvatanju, Aristotelov koncept kretanja je osporavan od strane raznih filozofa. Na primer, Lukrecije (sledeći, verovatno, Epikura) je izjavio da je „podrazumevano stanje” materije kretanje, a ne mirovanje.^[7] U 6. veku, Jan Filopon je kritikovao nedoslednost između Aristotelove rasprave o projektilima, gde medijum održava projektile i njegove rasprave o praznini, gde bi medijum ometao kretanje tela. Filopon je predložio da se kretanje ne održava delovanjem okolnog medija, već nekim svojstvom koje se prenosi na objekt kada se pokrene. Iako to nije bio savremeni koncept inercije, jer je još uvek trebala moć da telo održi u pokretu, pokazalo se kao fundamentalni korak u tom pravcu.^[8][9][10] Ovome su se snažno protivili Ibn Rušd i mnogi skolastički filozofi koji su podržavali Aristotela.

Zakon inercije

Glavni članak: Newtonovi zakoni gibanja

Galileo Galilei otkrio je princip inercije 1632. godine, a Isaac Newton izrazio ga je 1687. kao prvi aksiom klasične mehanike. Prvi Njutnov zakon, poznat kao Zakon inercije glasi:

Svako tijelo ustraje u stanju mirovanja ili jednolikoga gibanja po pravcu dok ga vanjska sila ne prisili da to stanje promijeni.

Objašnjenje

Protivljenje promeni stanja kretanja ispoljava se u pojavi inercijalne sile. Najjednostavniji i svima dobro poznati primer za ovo je vožnja u automobilu koji menja brzinu. Prilikom ubrzavanja kao da nas nešto vuče nazad, dok prilikom usporavanja kao da nas nešto vuče napred. Efekat je izraženiji što je veća masa tela ili ubrzanje.

Vektor inercijalnih sila uvek je usmeren u suprotnom smeru od vektora ubrzanja, a intenzitet je jednak ${\displaystyle \mathbf {} F_{in}=ma}$. Inercijalne sile su po prirodi masene (volumenske) sile (za razliku od kontaktnih). Takve sile „prožimaju“ telo u celoj njegovoj masi jer deluju na svaku česticu; u suštini, način delovanja inercijalnih sila se ni po čemu ne razlikuje od gravitacionih, osim što su im uzroci različiti. Ovu njihovu osobinu Albert Ajnštajn iskoristio je za formulisanje principa ekvivalentnosti inercijalnih i gravitacionih sila, koji predstavlja jednu od osnova njegove Opšte teorije relativnosti.

Neke inercijalne sile su od posebnog značaja u analizi kretanja pa imaju i posebno ime: centrifugalna sila, koriolisova sila.

Rotaciona inercija

Glavni članak: Moment inercije

Masa je prikladna veličina za meru inertnosti tela samo kod pravolinijskog kretanja, međutim, inercijalni efekti se pojavljuju i kod rotacionog kretanja. U takvom slučaju uvodi se pojam momenta inercije, koji se definiše kao:

${\displaystyle \mathbf {} M=J\alpha }$

gde je

${\displaystyle \mathbf {} J}$ - moment inercije,

${\displaystyle \mathbf {\alpha } }$ - ugaono ubrzanje u [rad/s²],

M - moment sile.

Ova formula za rotaciono kretanje je potpuno analogna formuli ${\displaystyle \mathbf {} F=ma}$ koja važi za pravolinijsko kretanje (drugi Njutnov zakon). Moment sile, koji je za rotaciono kretanje analogan sili kod pravolinijskog kretanja, može se odrediti i u vektorskoj formi kao vektorski proizvod. ${\displaystyle \mathbf {} M=r\times F}$ gde je ${\displaystyle \mathbf {} r}$ vektor najkraće udaljenosti napadne tačke sile od ose rotacije, usmeren od ove ose prema sili.

Reference

Vidi još

Inercija na Wikimedijinoj ostavi

• Njutnovi zakoni kretanja