Википедија

Inercija

Inertnost ili tromost je jedna od osnovnih osobina svih tela u svemiru koje imaju masu, tj. masa je mera inertnosti fizičkih tela. To se svojstvo manifestuje kao protivljenje tela promeni stanja svoga kretanja, što je to opisano Prvim Njutnovim zakonom (zakonom inercije).[1] U osnovi, to znači da bi se telu promenio intenzitet, pravac ili smer brzine, na to telo mora delovati sila. Uočimo da za promenu smera kretanja nije potrebna i promena intenziteta brzine.

Protivljenje promeni stanja kretanja ispoljava se u pojavi inercijalne sile koja deluje u neinercijalnom referentnom sistemu čvrsto vezanom za samo telo (u sistemu u kojem telo miruje). Pošto se u ovom sistemu ubrzanje (promena brzine) tela ne opaža ovo protivljenje se opaža kao sila koja deluje bez vidljivog uzroka ili izvora, pa se zato i naziva fiktivnom ili inercijalnom silom. Najjednostavniji i svima dobro poznati primer za ovo je vožnja u automobilu koji menja svoju brzinu (ubrzava, usporava ili menja smer brzine). Dakle, kao što dobro znamo iz iskustva, prilikom ubrzavanja u vožnji sedište pritiskuje naša leđa, kao da nas nešto vuče prema nazad, dok prilikom usporavanja nastavljamo sa kretanjem prema vetrobranskom staklu, kao da nas nešto vuče prema napred. Efekat je izraženiji što je veća masa tela i/ili promena brzine u jedinici vremena, tj. ubrzanje.

Vektor inercijalnih sila uvek je usmeren u suprotnom smeru od vektora ubrzanja neinercijalnog sistema u kojem ih opažamo, a intenzitet je jednak . Inercijalne sile su po prirodi masene (volumenske) sile (za razliku od kontaktnih). Takve sile „prožimaju“ telo u celoj njegovoj masi (volumenu) jer deluju na svaku njegovu česticu; u suštini, način delovanja inercijalnih sila se ni po čemu ne razlikuje od gravitacionih, osim što su im uzroci različiti. Ovu njihovu osobinu Albert Ajnštajn iskoristio je za formulisanje svoga principa ekvivalentnosti inercijalnih i gravitacionih sila, koji predstavlja jednu od osnova njegove Opšte teorije relativnosti. Neke inercijalne sile su od posebnog značaja u analizi kretanja pa imaju i posebno ime: centrifugalna sila, Koriolisova sila.

Masa tela je prikladna veličina za meru inertnosti tela samo kod razmatranja kretanja koje uključuje jedino translaciju, međutim, inercijalni efekti se pojavljuju i kod čistog rotacionog kretanja (stalna promena smera kretanja). Sama masa u takvom slučaju nije dovoljno dobra veličina pa se uvodi pojam momenta inercije. Moment inercije se definiše kao gde je moment inercije, je ugaono ubrzanje u [rad/s2], a M je moment sile. Ova formula za rotaciono kretanje je potpuna analogija formule koja važi za translatorno kretanje (osnovna jednačina dinamike-drugi Njutnov zakon). Moment sile, koji je, dakle, za rotaciono (kružno kretanje) analogan sili kod translatornog (pravolinijskog) kretanja može se odrediti i u vektorskoj formi kao vektorski proizvod. gde je vektor najkraće udaljenosti napadne tačke sile od ose rotacije, usmeren od ove ose prema sili.

U svakodnevnoj upotrebi, pojam „inercija” se može odnositi na „količinu otpora pri promeni brzine” objekta (koja je kvantifikovana njegovom masom), ili ponekad na njegov momenat, u zavisnosti od konteksta. Termin „inercija” je ispravnije shvaćen kao skraćenica za „princip inercije”, kao što je opisao Njutn u njegovom Prvom zakonu kretanja: objekat na koji ne deluje neka neto spoljašnja sila kreće se konstantnom brzinom. Dakle, objekat će nastaviti da se kreće svojom trenutnom brzinom sve dok neka sila ne prouzrokuje promenu njegove brzine ili pravca. Na površini Zemlje, inercija je često maskirana efektima trenja i otpora vazduha, oba od kojih imaju tendenciju da smanje brzinu pokretnih objekata (obično do tačke zaustavljanja) i gravitacije. To je dovelo u zabludu filozofa Aristotela da vjeruje da će se objekti kretati samo dok se na njih primenjuje sila.[2][3]

Istorija i razvoj koncepta uredi

Rano razumevanje kretanja uredi

Džon H. Linhard ističe da je Mozi – zasnovan na kineskom tekstu iz perioda zaraćenih država (475–221. p. n. e.) – dao prvi opis inercije.[4] Pre renesanse, najčešće prihvaćena teorija kretanja u zapadnoj filozofiji bila je zasnovana na Aristotelu koji je oko 335. p. n. e. do 322. p. n. e. izjavio da se pokretni objekti (na Zemlji) samo kreću dok postoji snaga koja ih navodi da to učine. Na površini Zemlje, svojstvo inercije fizičkih objekata često je maskirano gravitacijom i efektima trenja i otpora vazduha, od kojih oba imaju tendenciju da smanje brzinu kretanja objekata (obično do tačke mirovanja). Ovo je zavaralo filozofa Aristotela da veruje da će se objekti kretati samo dok se na njih primenjuje sila.[5][6][7] Aristotel je objasnio nastavak kretanja projektila, koji su odvojeni od svog projektora, delovanjem okolnog medija, koji nastavlja da pokreće projektil na neki način.[8] Aristotel je zaključio da bi takvo nasilno kretanje u praznini bilo nemoguće.[9]

Uprkos njegovom opštem prihvatanju, Aristotelov koncept kretanja[10] je više puta osporavan od strane uglednih filozofa tokom skoro dva milenijuma. Na primer, Lukrecije (sledeći, verovatno, Epikura) je izjavio da je „podrazumevano stanje” materije kretanje, a ne mirovanje.[11] U 6. veku, Jan Filopon je kritikovao nedoslednost između Aristotelove rasprave o projektilima, gde medijum održava projektile i njegove rasprave o praznini, gde bi medijum ometao kretanje tela. Filopon je predložio da se kretanje ne održava delovanjem okolnog medija, već nekim svojstvom koje se prenosi na objekt kada se pokrene. Iako to nije bio savremeni koncept inercije, jer je još uvek postojala potreba za moći da se telo održi u pokretu, pokazalo se da je to fundamentalni korak u tom pravcu.[12][13][10] Ovome su se snažno protivili Ibn Rušd i mnogi skolastički filozofi koji su podržavali Aristotela. Međutim, ovo gledište nije ostalo bez osporavanja islamskom svetu, gde je Filopon imao nekoliko pristalica koji su dalje razvijali njegove ideje.[14]

Teorija impulsa uredi

U 14. veku, Žan Buridan je odbacio ideju da se osobina koja stvara kretanje, koju je nazvao impuls, spontano raspršila. Buridanov stav je bio da će pokretni objekat biti zaustavljen otporom vazduha i težinom tela koje bi se suprotstavilo njegovom impulsu.[15] Buridan je takođe tvrdio da se impuls povećavao sa brzinom; stoga je njegova početna ideja impulsa bila na mnogo načina slična modernom konceptu impulsa. Uprkos očiglednim sličnostima sa modernijim idejama inercije, Buridan je video svoju teoriju kao samo modifikaciju Aristotelove osnovne filozofije, zadržavajući mnoge druge peripatetičke stavove, uključujući uverenje da još uvek postoji fundamentalna razlika između objekta u pokretu i objekta u mirovanju. Buridan je takođe verovao da impuls može biti ne samo linearan već i kružni po prirodi, uzrokujući da se objekti (kao što su nebeska tela) kreću u krug. Buridanovu teoriju su pratili njegov učenik Albert Saksonski (1316–1390) i Oksfordski kalkulatori, koji su izveli različite eksperimente koji su dodatno potkopali aristotelovski model. Njihov rad je zauzvrat razradila Nikolaj Oresm koji je bio pionir u praksi ilustrovanja zakona kretanja grafovima.

Neposredno pre Galileove teorije inercije, Gijambatista Benedeti je modifikovao rastuću teoriju impulsa tako da uključuje samo linearno kretanje:

[Svaki] deo telesne materije koji se kreće sam od sebe kada mu je bilo koja spoljašnja pokretačka sila dala podsticaj ima prirodnu tendenciju da se kreće pravolinijskom, a ne zakrivljenom putanjom.[16]

Benedeti navodi kretanje stene u remenu kao primer inherentnog linearnog kretanja objekata, prisiljenih na kružno kretanje.

Klasična inercija uredi

Prema Čarlsu Kolstonu Gilispiju, inercija je „ušla u nauku kao fizička posledica Dekartove geometrizacije svemirske materije, u kombinaciji sa nepromenljivošću Boga.“[17] Prvi fizičar koji se potpuno odvojio od aristotelovskog modela kretanja bio je Isak Bikman 1614. godine.[18] Termin „inercija“ prvi je uveo Johanes Kepler u svom radu Epitome Astronomiae Copernicanae[19] (objavljenom u tri dela od 1617. do 1621. godine); međutim, značenje Keplerovog izraza (koji je on izveo od latinske reči za „zaludnost” ili „lenjost”) nije bilo sasvim isto kao i njegovo moderno tumačenje. Kepler je definisao inerciju samo u smislu otpora kretanju, još jednom na osnovu pretpostavke da je mirovanje prirodno stanje koje nije potrebno objašnjavati. Tek u kasnijim radovima Galileja i Njutna koji su ujedinili mirovanje i kretanje u jednom principu, termin „inercija“ se mogao primeniti na ove koncepte kao što je to danas.[20] Princip inercije, kako ga je Aristotel formulisao za „kretanja u praznini“,[21] uključuje da se objekat odupire promeni kretanja. Aristotelova podela kretanja na zemaljsko i nebesko postajala je sve problematičnija pred zaključcima Nikole Kopernika u 16. veku, koji je tvrdio da Zemlja nikada ne miruje, već da je zapravo u stalnom kretanju oko Sunca.[22]

Reference uredi

  1. ^ Andrew Motte's English translation:Newton, Isaac (1846), Newton's Principia : the mathematical principles of natural philosophy, New York: Daniel Adee, str. 72 
  2. ^ Aristotle: Minor works (1936), Mechanical Problems (Mechanica), University of Chicago Library: Loeb Classical Library Cambridge (Mass.) and London, str. 407 
  3. ^ Pages 2 to 4, Section 1.1, "Skating", Chapter 1, "Things that Move", Louis Bloomfield, Professor of Physics at the University of Virginia, How Everything Works: Making Physics Out of the Ordinary, John Wiley & Sons (2007), hardcover. ISBN 978-0-471-74817-5.
  4. ^ „No. 2080 The Survival of Invention”. www.uh.edu. 
  5. ^ Aristotle: Minor works (1936), Mechanical Problems (Mechanica), University of Chicago Library: Loeb Classical Library Cambridge (Mass.) and London, str. 407, „...it [a body] stops when the force which is pushing the travelling object has no longer power to push it along...” 
  6. ^ Bloomfield, Louis A. (21. 4. 2006). „Things that”. How Everything Works: Making Physics Out of the Ordinary. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-74817-5. 
  7. ^ Byrne, Christopher (2018). Aristotle's Science of Matter and Motion. University of Toronto Press. str. 21. ISBN 978-1-4875-0396-3. 
  8. ^ Aristotle, Physics, 8.10, 267a1–21; Aristotle, Physics, trans. by R. P. Hardie and R. K. Gaye Arhivirano 2007-01-29 na sajtu Wayback Machine
  9. ^ Aristotle, Physics, 4.8, 214b29–215a24.
  10. ^ a b Darling, David (2006). Gravity's arc: the story of gravity, from Aristotle to Einstein and beyond . John Wiley and Sons. str. 17, 50. ISBN 978-0-471-71989-2. 
  11. ^ Lucretius (1988). On the Nature of Things. London: Penguin. str. 60—65. 
  12. ^ Sorabji, Richard (1988). Matter, space and motion : theories in antiquity and their sequel (1st izd.). Ithaca, N.Y.: Cornell University Press. str. 227—228. ISBN 978-0801421945. 
  13. ^ „John Philoponus”. Stanford Encyclopedia of Philosophy. 8. 6. 2007. Pristupljeno 26. 7. 2012. 
  14. ^ Espinoza, Fernando. "An Analysis of the Historical Development of Ideas About Motion and its Implications for Teaching". Physics Education. Vol. 40(2). Medieval thought.
  15. ^ Jean Buridan: Quaestiones on Aristotle's Physics (quoted at Impetus Theory)
  16. ^ Drake, Stillman (januar 1999). Essays on Galileo and the History and Philosophy of Science. 3. University of Toronto Press. str. 285. ISBN 9780802081650. 
  17. ^ Gillispie, Charles Coulston (1960). The Edge of Objectivity: An Essay in the History of Scientific Ideas . Princeton University Press. str. 367–68. ISBN 0-691-02350-6. 
  18. ^ van Berkel, Klaas (2013). Isaac Beeckman on Matter and Motion: Mechanical Philosophy in the Making. Johns Hopkins University Press. str. 105—110. ISBN 9781421409368. 
  19. ^ Lawrence Nolan (ed.), The Cambridge Descartes Lexicon, Cambridge University Press, 2016, "Inertia."
  20. ^ Biad, Abder-Rahim (2018-01-26). Restoring the Bioelectrical Machine (na jeziku: engleski). Lulu Press, Inc. ISBN 9781365447709. 
  21. ^ 7th paragraph of section 8, book 4 of Physica
  22. ^ Nicholas Copernicus, The Revolutions of the Heavenly Spheres, 1543

Literatura uredi

Spoljašnje veze uredi

 
Inercija na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Инерција&oldid=27551485”