Pojasnimo, kaj je vztrajnost in kakšne vrste obstajajo. Newtonov princip vztrajnosti in vsakdanji primeri, kjer se vztrajnost doživlja.
Kaj je vztrajnost?
Pokliče se fizično vztrajnost na upor, ki mu telesa nasprotujejo, da bi spremenili svoje stanje gibanja ali mirovanja, bodisi da bi spremenili svojo hitrost, smer ali ustavili; čeprav izraz velja tudi za spremembe vašega fizičnega stanja.
Takšno telo potrebuje silo, ki premaga vztrajnost, da spremeni svojo pot, ki bi se sicer držala zakonov premikanje enakomerno pravokotno, ali začeti gibanje, sicer bi ostal v mirovanju. To seveda ob upoštevanju, da v njem ni absolutnega mirovanja ali premočrtnega in enakomernega gibanja vesolje, razen na podlagi referenčnega sistema (od opazovanje). Zato se raje govori o "relativnem počitku".
Na ta način se telo o sistem Imel bo večjo vztrajnost do te mere, da bo zahteval sile večje intenzivnosti, da spremenijo svoje stanje gibanja ali spremenijo svoje fizično stanje. "Inercialne sile" so sile fiktivno, ki jo opazovalec zazna v referenčnem okviru.
Vrste vztrajnosti
Tako v fiziki ločimo dve vrsti vztrajnosti: mehansko in toplotno.
- Mehanska vztrajnost. Povezan s težavo spreminjanja gibanja in mirovanja, kot smo že pojasnili. Neposredno je odvisno od količine maso telesa ali sistema in vztrajnostnega tenzorja.
- Toplotna vztrajnost. Meri težavnost telesa ali sistema, da ga spremeni temperaturo s stikom z drugimi predmeti ali z neposrednim segrevanjem. Odvisno je od toplotne zmogljivosti telesa ali sistema.
Vendar pa lahko mehansko vztrajnost razdelimo na:
- Dinamična vztrajnost. Predstavljajo ga telesa v relativnem gibanju.
- Statična vztrajnost. Predstavljajo ga telesa v relativnem mirovanju.
- Rotacijska vztrajnost. Predstavljajo ga telesa, ki kažejo rotacijsko gibanje.
- Translacijska vztrajnost. Povezan je s skupno maso teles.
Načelo vztrajnosti
Načelo vztrajnosti, znano kot Newtonov prvi zakon, pravi, da bodo telesa nagnjena k ohranjanju stanja mirovanja ali enakomernega pravokotnega gibanja, dokler nanje ne deluje zunanja sila, ki je sposobna premagati navedeno vzdržljivost, ki se imenuje, kot je bilo prej rečeno, inercialna sila.
To načelo fizike je v svojem delu matematično oblikoval Sir Isaac Newton Philosophiae naturalis principia mathematica objavljeno leta 1687, ki temelji na znanem zakonu vztrajnosti Galilea Galileja. In eden od njegovih temeljnih konceptov je enakovrednost med stanjem mirovanja (hitrost 0) in stanjem premočrtnega in enakomernega gibanja, saj v obeh primerih, če se pojavita, pomenita, da na zadevno telo ne deluje nobena zunanja sila.
Po drugi strani pa, če opazujemo telo potovanje in postopoma izgublja hitrost, lahko to izgubo hitrosti pripišemo učinku sil trenja, ki premagajo njegovo inercialno načelo.
Primeri vztrajnosti
Inercijo je mogoče preveriti in izkusiti na številnih primerih. Nekateri so lahko:
- Varnostni pas. Ko se vozilo giblje s konstantno hitrostjo, si njegovi potniki to hitrost delijo z njim. Če pa voznik nenadoma ustavi vozilo (ali trči v drugo, ki mu preprečuje nadaljevanje poti), bodo potniki začutili potisne vztrajnosti, zaradi katerih ohranijo gibanje, ki so ga imeli pred postankom, in jih vrže naprej. Takrat poseže varnostni pas, premaga vztrajnost in prekine njihovo gibanje ter prepreči, da bi udarili v vetrobransko steklo.
- Potiskanje težkega predmeta. Pri potiskanju težkega predmeta v mirovanju se čuti potreba po premagovanju vztrajnosti s silo tistih, ki potiskajo. Ko bo poražen, se bo predmet lažje premikal, saj bo v gibanju; vendar se sprva upira premikanju.
- Hitro potegnite prt. V tipičnem dejanju čarovnikov se prt vleče s predmeti na vrhu, ki zaradi inercialnih sil ostanejo na mestu in se ne premikajo skupaj s krpo.
- Zaviranje vlakov. Ko se vlaki želijo ustaviti na postaji, potrebujejo nekaj časa, da to storijo, saj je vztrajnost, ki jo prinesejo, tako velika, da zahtevajo večjo prostor zaviranje.
- Žerjava konstrukcij. Adobe je pogost gradbeni material, zlasti v najbolj negotovih domovih, saj ima veliko toplotno vztrajnost: upira se segrevanju in ohranja notranjost doma hladnejšo.