Trägheit und Bewegungsgesetze

Trägheit ist der Name für die Tendenz eines in Bewegung befindlichen Objekts, in Bewegung zu bleiben, oder eines in Ruhe befindlichen Objekts, in Ruhe zu bleiben, es sei denn, es wird von einer Kraft beaufschlagt. Dieses Konzept wurde in Newtons erstem Bewegungsgesetz quantifiziert.

Das Wort Trägheit stammt aus dem Lateinischen iners, das heißt untätig oder faul und wurde zuerst von Johannes Kepler benutzt.

Trägheit und Masse

Trägheit ist eine Eigenschaft aller Objekte aus Materie, die Masse besitzen. Sie machen weiter, was sie tun, bis eine Kraft ihre Geschwindigkeit oder Richtung ändert. Ein Ball, der still auf einem Tisch sitzt, rollt nur herum, wenn etwas darauf drückt, sei es Ihre Hand, ein Luftstoß oder Vibrationen von der Oberfläche des Tisches. Wenn Sie einen Ball in das reibungslose Vakuum des Weltraums werfen, bewegt er sich für immer mit der gleichen Geschwindigkeit und Richtung, es sei denn, die Schwerkraft oder eine andere Kraft wie eine Kollision wirken auf ihn ein.

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Masse ist ein Maß für die Trägheit. Objekte mit höherer Masse widerstehen Bewegungen stärker als Objekte mit niedrigerer Masse. Ein massiverer Ball, beispielsweise aus Blei, erfordert einen größeren Druck, um ihn ins Rollen zu bringen. Eine Styroporkugel gleicher Größe, aber geringer Masse kann durch einen Luftstoß in Bewegung gesetzt werden.

Bewegungstheorien Von Aristoteles bis Galileo

Im Alltag kommen rollende Bälle zur Ruhe. Aber sie tun dies, weil sie durch die Schwerkraft und durch die Auswirkungen von Reibung und Luftwiderstand beaufschlagt werden. Weil wir das beobachten, folgte das westliche Denken jahrhundertelang der Theorie von Aristoteles, der sagte, dass sich bewegende Objekte irgendwann zur Ruhe kommen würden und anhaltende Kraft benötigten, um sie in Bewegung zu halten.

Im siebzehnten Jahrhundert experimentierte Galileo mit rollenden Kugeln auf geneigten Ebenen. Er entdeckte, dass die Kugeln mit abnehmender Reibung eine geneigte Ebene hinunterrollten und fast dieselbe Höhe erreichten, während sie eine gegenüberliegende Ebene hinaufrollten. Wenn es keine Reibung gäbe, würden sie eine Steigung hinunterrollen und dann für immer auf einer horizontalen Oberfläche rollen. Es war kein angeborener Bestandteil des Balls, der dazu führte, dass er nicht mehr rollte. es war Kontakt mit der Oberfläche.

Newtons erstes Gesetz von Bewegung und Trägheit

Isaac Newton entwickelte die in Galileis Beobachtungen gezeigten Prinzipien zu seinem ersten Bewegungsgesetz. Es ist eine Kraft erforderlich, um den Ball daran zu hindern, weiter zu rollen, sobald er in Bewegung gesetzt wurde. Es braucht eine Kraft, um seine Geschwindigkeit und Richtung zu ändern. Es ist keine Kraft erforderlich, um sich mit der gleichen Geschwindigkeit in der gleichen Richtung weiterzubewegen. Das erste Bewegungsgesetz wird oft als Trägheitsgesetz bezeichnet. Dieses Gesetz gilt für einen Trägheitsreferenzrahmen. Korollar 5 von Newtons Principia lautet:

Die Bewegungen von Körpern, die in einem bestimmten Raum enthalten sind, sind untereinander gleich, unabhängig davon, ob sich dieser Raum in Ruhe befindet oder sich gleichmäßig in einer geraden Linie ohne kreisförmige Bewegung vorwärts bewegt.

Wenn Sie einen Ball auf einen fahrenden Zug fallen lassen, der nicht beschleunigt, fällt der Ball wie in einem Zug, der sich nicht bewegt, gerade nach unten.