Bezwładność to nazwa tendencji obiektu w ruchu do pozostania w ruchu lub obiektu w spoczynku do pozostania w spoczynku, chyba że działa na niego siła. Ta koncepcja została skwantyfikowana w Pierwsza zasada ruchu Newtona.
Słowo bezwładność pochodzi od słowa łacińskiego iners, co oznacza bezczynność lub lenistwo i został po raz pierwszy użyty przez Johannesa Keplera.
Bezwładność i masa
Bezwładność jest cechą wszystkich obiektów wykonanych z materii posiadających masę. Robią to, co robią, dopóki siła nie zmieni ich prędkości lub kierunku. Piłka siedząca nieruchomo na stole nie zacznie się toczyć, chyba że coś na nią popchnie, czy to twoja ręka, podmuch powietrza, czy wibracje z powierzchni stołu. Jeśli rzucisz piłkę w pozbawioną tarcia próżnię kosmiczną, podróżuje ona z tą samą prędkością i kierunkiem w nieskończoność, chyba że działa na nią siła grawitacji lub inna siła, taka jak kolizja.
Masa jest miarą bezwładność. Obiekty o większej masie bardziej opierają się zmianom ruchu niż obiekty o niższej masie. Bardziej masywna piłka, na przykład z ołowiu, będzie potrzebowała więcej siły, aby zacząć się toczyć. Kula styropianowa tego samego rozmiaru, ale niskiej masy, może zostać wprawiona w ruch przez podmuch powietrza.
Teorie ruchu od Arystotelesa do Galileusza
W życiu codziennym kołyszą się kule. Ale robią to, ponieważ działają na nie siły grawitacji oraz tarcia i oporu powietrza. Ponieważ to właśnie obserwujemy, przez wiele wieków myśl zachodnia podążała za teorią Arystotelesa, który powiedział, że poruszające się obiekty w końcu zatrzymają się i potrzebują ciągłej siły, aby je zatrzymać ruch.
W XVII wieku Galileusz eksperymentował z toczącymi się kulami na pochyłych samolotach. Odkrył, że gdy tarcie zostało zmniejszone, piłki stoczyły się po pochyłej płaszczyźnie, osiągając prawie taką samą wysokość, staczając się z powrotem przeciwnej płaszczyźnie. Uznał, że gdyby nie było tarcia, stoczyłyby się po pochyłości, a następnie toczyły się po poziomej powierzchni na zawsze. Nie było to coś wrodzonego w kuli, które spowodowało, że przestała się toczyć; to był kontakt z powierzchnią.
Pierwsza zasada dynamiki i bezwładności Newtona
Isaac Newton rozwinął zasady przedstawione w spostrzeżeniach Galileusza w swoje pierwsze prawo ruchu. Potrzeba siły, aby powstrzymać piłkę przed kontynuowaniem toczenia po uruchomieniu. Zmiana siły i kierunku wymaga siły. Nie potrzebuje siły, aby kontynuować ruch z tą samą prędkością w tym samym kierunku. Pierwsze prawo ruchu jest często określane jako prawo bezwładności. To prawo dotyczy bezwładnościowego układu odniesienia. Wniosek 5 z NiutonPrincipia mówi:
Ruchy ciał zawartych w danej przestrzeni są między sobą takie same, niezależnie od tego, czy przestrzeń ta jest w spoczynku, czy porusza się równomiernie do przodu w linii prostej bez ruchu okrężnego.
W ten sposób, jeśli upuścisz piłkę w jadącym pociągu, który nie przyspiesza, zobaczysz, że piłka spada prosto w dół, tak jak w pociągu, który się nie porusza.