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, sofern keine Kraft darauf einwirkt. Dieses Konzept wurde in quantifiziert Newtons erstes Bewegungsgesetz.
Das Wort Trägheit kam vom lateinischen Wort iners, was müßig oder faul bedeutet und zuerst von Johannes Kepler verwendet wurde.
Trägheit und Masse
Trägheit ist eine Qualität aller Objekte aus Materie, die Masse besitzen. Sie machen so lange weiter, bis eine Kraft ihre Geschwindigkeit oder Richtung ändert. Ein Ball, der still auf einem Tisch sitzt, rollt erst 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 derselben Geschwindigkeit und Richtung weiter, sofern er nicht durch die Schwerkraft oder eine andere Kraft wie eine Kollision beeinflusst wird.
Masse ist ein Maß für Trägheit. Objekte mit höherer Masse widerstehen Bewegungsänderungen stärker als Objekte mit niedrigerer Masse. Ein massiverer Ball, wie einer aus Blei, braucht mehr 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 sehen wir rollende Bälle zur Ruhe kommen. Sie tun dies jedoch, weil sie durch die Schwerkraft und durch die Auswirkungen von Reibung und Luftwiderstand beaufschlagt werden. Weil wir dies beobachten, folgte das westliche Denken viele Jahrhunderte lang der Theorie des Aristoteles. der sagte, dass sich bewegende Objekte irgendwann zur Ruhe kommen würden und weiterhin Kraft brauchten, um sie zu halten Bewegung.
Im 17. Jahrhundert experimentierte Galileo mit rollenden Kugeln auf geneigten Ebenen. Er entdeckte, dass mit abnehmender Reibung die Kugeln, die eine geneigte Ebene hinuntergerollt wurden, fast die gleiche Höhe erreichten und eine gegenüberliegende Ebene zurückrollten. Er argumentierte, wenn es keine Reibung gäbe, würden sie eine Steigung hinunter rollen und dann für immer auf einer horizontalen Oberfläche rollen. Es war nichts angeborenes im Ball, das dazu führte, dass es aufhörte zu rollen; es war Kontakt mit der Oberfläche.
Newtons erstes Gesetz von Bewegung und Trägheit
Isaac Newton entwickelte die in Galileos Beobachtungen gezeigten Prinzipien zu seinem ersten Bewegungsgesetz. Es bedarf einer Kraft, um zu verhindern, dass der Ball weiter rollt, sobald er in Bewegung gesetzt wird. Es braucht eine Kraft, um seine Geschwindigkeit und Richtung zu ändern. Es braucht keine Kraft, um sich mit der gleichen Geschwindigkeit in die gleiche Richtung weiter zu bewegen. Das erste Bewegungsgesetz wird oft als Trägheitsgesetz bezeichnet. Dieses Gesetz gilt für einen Trägheitsreferenzrahmen. Folgerung 5 von NewtonPrincipia sagt:
Die Bewegungen von Körpern, die in einem bestimmten Raum enthalten sind, sind untereinander gleich, unabhängig davon, ob dieser Raum in Ruhe ist oder sich in einer geraden Linie ohne Kreisbewegung gleichmäßig vorwärts bewegt.
Wenn Sie einen Ball in einen fahrenden Zug fallen lassen, der nicht beschleunigt, fällt der Ball auf diese Weise gerade nach unten, wie in einem Zug, der sich nicht bewegt.