在本文中,您将找到对物理学中惯性概念及其特征的解释。您会发现存在不同类型的惯性以及几个示例。最后,我们还向您展示了几个相关概念,以更好地理解它们的含义。
物理学中的惯性是什么?
在物理学中,惯性是物体保持运动或静止状态的属性。简而言之,惯性是物体试图改变运动状态(无论是速度还是方向)时所产生的阻力。
因此,身体或系统越惰性,改变其运动或静止状态就越困难。这意味着必须施加更大的力来改变所述运动状态。
例如,以匀速直线运动(恒定速度)运动的物体,其惯性越大,改变其速度就越困难。相反,如果惯性较小,则通过施加外力来改变其速度会相对容易。
惯性的类型
在物理学中,惯性可以分为不同类型:
- 热惯性:物体或系统改变其温度的难度,这种惯性取决于物体或系统的热容量。因此,加热或冷却具有高热惯性的物体将是困难的。
- 机械惯性:由物体或系统改变其运动或静止状态的难度组成,它根据物体或系统的质量及其分布方式而变化。机械惯性可分为四种子类型:
- 静态惯性:静止物体的惯性。
- 动态惯性:这是运动物体表现出的惯性。
- 平移惯性:这是运动物体中出现的惯性。
- 转动惯量:这是旋转物体所具有的惯性,即自身旋转的物体。
惯性的例子
在了解了物理学中惯性的定义之后,我们将看到几个例子来更好地理解这个概念。
- 例如,必须施加到物体上以使其移动的力取决于其惯性。它的重量越大,它的惯性就越大,因此移动它就越困难。另一方面,移动轻的物体很容易。
- 惯性影响的另一个例子是汽车的制动。如果汽车高速行驶,其惯性就会更大,因此需要更大的力来制动。
- 最后,当尝试将孩子推到秋千上时,如果孩子体重很重,那么这样做会更困难,因为他们的惯性更大。这种情况是旋转惯性的一个例子,因为秋千绕着秋千轴旋转。
惯性原理
惯性原理,也称为牛顿第一定律,规定如下:
如果没有外力作用,物体保持静止或匀速运动。因此,必须对物体施加力才能改变其运动或静止状态。
惯性原理的一个明显例子是任何留在地面上的物体,因为只有在力作用于其上时,该物体才会移动。
顾名思义,这条定律最初是由物理学家艾萨克·牛顿提出的,他奠定了经典力学的基础。
惯性力
惯性力是虚构的力,当我们在物理学中研究非惯性参考系上的物体时,即在改变其速度大小或方向的参考系上时,就会出现惯性力。
换句话说,这些是一种“发明”的力,以便遵守物理定律,特别是任何类型的系统都必须响应的方程:
从逻辑上讲,仅应在非惯性参考系(例如旋转平台)中考虑惯性力。例如,如果我们使用地面作为参考系(典型参考系),则无需包含此类力。
转动惯量
转动惯量是测量物体或系统转动惯量的一种方法。因此,惯性矩表示物体或系统的质量相对于旋转轴的分布。
因此,转动惯量取决于物体或系统的几何形状以及旋转轴的位置。
系统转动惯量的计算公式为:
其中 m i是系统中每个粒子的质量, ri是每个粒子与自旋轴之间的最小距离。
转动惯量的单位是kg m 2 。