Du kanske tänker på tröghet som en mystisk kraft som håller dig från att göra något du behöver göra, som din läxa, men det är inte vad fysiker menar med ordet. I fysiken är trögheten att ett föremål ska förbli i vila eller i ett jämnt tillstånd. Denna tendens är beroende av massa, men det är inte exakt samma sak. Du kan mäta ett objekts tröghet genom att använda en kraft för att ändra dess rörelse. Tröghet är objektets tendens att motstå den applicerade kraften.

Tröghetsbegreppet kommer från Newtons första lag

Eftersom de verkar så commonsense idag är det svårt att uppskatta hur revolutionerande Newtons tre lagar of Motion var till tidens vetenskapliga samfund. Före Newton och Galileo hade forskare haft en 2000-årig tro på att föremål hade en naturlig tendens att vila sig om de lämnades ensamma. Galileo tog upp denna tro med ett experiment som involverade lutande plan som mötte varandra. Han slutsatsen att en boll som cyklar upp och ner dessa plan skulle fortsätta att stiga till samma höjd för alltid om friktion inte var en faktor. Newton använde detta resultat för att formulera sin första lag, där det står:

Varje objekt fortsätter i viloläge eller rörelse i en rak linje såvida inte den påverkas av en yttre kraft.

Fysiker anser detta uttalande den formella definitionen av tröghet.

Tröghet varierar med massa

Enligt Newtons andra lag är den kraft (F) som krävs för att ändra rörelsestillståndet för ett objekt, produkt av objektets massa (m) och accelerationen som alstras av kraften (a):

F = ma

För att förstå hur massan är relaterad till tröghet, överväga en konstant kraft F _{c som verkar på två olika kroppar. Den första kroppen har mass m 1 och den andra kroppen har mass m 2.}

När man verkar på m _{1, producerar F c en acceleration a 1 :}

(F _{c = m 1a 1)}

När man verkar på m _{2, producerar den en acceleration a 2: < Eftersom F c är konstant och ändras inte är följande sant:}

m _{1a 1 = m 2a 2}

och

m _{1 /m 2 = a 2 /a 1}

Om m _{1 är större än m 2 vet du att 2 kommer att vara större än en 1 för att göra båda lika F c och vice versa.}

Med andra ord är objektets massa ett mått på sin tendens att motstå kraften och fortsätta i samma rörelseläge. Trots att massa och tröghet inte betyder exakt samma sak, mäts vanligen vanligtvis i massaggregat. I SI-systemet är dess enheter gram och kilo, och i det brittiska systemet är enheterna sniglar. Forskare diskuterar vanligtvis inte tröghet i rörelseproblem. De diskuterar vanligtvis massa.

Tröghetsmoment

En roterande kropp har också en tendens att motstå krafter, men eftersom den består av en samling partiklar som befinner sig på olika avstånd från rotationscentrumet , forskare pratar om tröghetsmomentet istället för tröghet. Trögheten hos en kropp i linjär rörelse kan likställas med sin massa, men beräkning av tröghetsmomentet hos en roterande kropp är mer komplicerat eftersom det beror på kroppens form. Det generaliserade uttrycket för tröghetsmomentet (I) eller en roterande kropp med massa m och radie r är

I = kmr ²

där k är en konstant som beror på formen av kroppen. Tröghetsmomenterna är (massa) • (axel-till-rotation-massavstånd) ^2.