Trägheit (physik)

In diesem Artikel finden Sie die Erklärung des Konzepts der Trägheit in der Physik und seiner Eigenschaften. Sie finden die verschiedenen Arten der Trägheit, die es gibt, sowie mehrere Beispiele. Abschließend zeigen wir Ihnen auch einige verwandte Konzepte, um deren Bedeutung besser zu verstehen.

Was ist Trägheit in der Physik?

Unter Trägheit versteht man in der Physik die Eigenschaft von Körpern, in ihrem Bewegungs- oder Ruhezustand zu verharren. Einfach ausgedrückt ist Trägheit der Widerstand, den Körper aufbringen, wenn sie versuchen, ihren Bewegungszustand zu ändern, sei es Geschwindigkeit oder Richtung.

Je träge ein Körper oder System ist, desto schwieriger ist es, seinen Bewegungs- oder Ruhezustand zu ändern. Das bedeutet, dass eine größere Kraft aufgewendet werden muss, um diesen Bewegungszustand zu ändern.

Beispielsweise wird es einem Körper, der sich mit einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung (konstanter Geschwindigkeit) bewegt, umso schwerer fallen, seine Geschwindigkeit zu ändern, je größer die Trägheit des Körpers ist. Im Gegenteil: Wenn es eine geringe Trägheit aufweist, lässt sich seine Geschwindigkeit relativ einfach durch die Ausübung einer äußeren Kraft ändern.

Arten der Trägheit

In der Physik kann Trägheit in verschiedene Typen eingeteilt werden:

• Wärmeträgheit : Es handelt sich um die Schwierigkeit eines Körpers oder Systems, seine Temperatur zu ändern. Diese Art von Trägheit hängt von der Wärmekapazität des Körpers oder Systems ab. Daher wird es schwierig sein, einen Körper mit hoher thermischer Trägheit zu erwärmen oder zu kühlen.
• Mechanische Trägheit : besteht aus der Schwierigkeit eines Körpers oder Systems, seinen Bewegungs- oder Ruhezustand zu ändern. Sie variiert je nach Masse des Körpers oder Systems und der Art und Weise, wie sie verteilt ist. Mechanische Trägheit kann in vier Untertypen unterteilt werden:
  • Statische Trägheit : Es ist die Trägheit ruhender Körper.
  • Dynamische Trägheit : Dies ist die Trägheit bewegter Körper.
  • Translationsträgheit : Dies ist die Trägheit, die bei sich bewegenden Körpern auftritt.
  • Rotationsträgheit : Dies ist die Trägheit, die Körper besitzen, die sich drehen, das heißt, die sich um sich selbst drehen.

Beispiele für Trägheit

Nachdem wir die Definition der Trägheit in der Physik kennengelernt haben, werden wir uns einige Beispiele ansehen, um das Konzept besser zu verstehen.

1. Beispielsweise hängt die Kraft, die auf einen Körper ausgeübt werden muss, um ihn zu bewegen, von seiner Trägheit ab. Je größer sein Gewicht, desto größer ist seine Trägheit und desto schwieriger wird es, es zu bewegen. Andererseits ist es einfach, ein leichtes Objekt zu bewegen.
2. Ein weiteres Beispiel für die Auswirkungen der Trägheit ist das Bremsen eines Autos. Wenn das Auto mit hoher Geschwindigkeit fährt, ist seine Trägheit größer und daher ist zum Bremsen mehr Kraft erforderlich.
3. Wenn Sie schließlich versuchen, ein Kind auf einer Schaukel zu schieben, ist dies schwieriger, wenn das Kind viel wiegt, da es über eine größere Trägheit verfügt. Dieser Fall wäre ein Beispiel für Rotationsträgheit, da sich die Schaukel um die Schaukelachse dreht.

Prinzip der Trägheit

Das Trägheitsprinzip , auch Newtons erstes Gesetz genannt, besagt Folgendes:

Ein Körper bleibt in Ruhe oder bei konstanter Geschwindigkeit, wenn keine äußere Kraft auf ihn einwirkt. Daher muss auf einen Körper eine Kraft ausgeübt werden, um seinen Bewegungs- oder Ruhezustand zu ändern.

Ein klares Beispiel für das Trägheitsprinzip ist jedes Objekt, das auf dem Boden bleibt, da sich das Objekt erst dann bewegt, wenn eine Kraft auf es einwirkt.

Wie der Name schon sagt, wurde dieses Gesetz erstmals vom Physiker Isaac Newton formuliert, der den Grundstein für die klassische Mechanik legte.

Trägheitskräfte

Trägheitskräfte sind fiktive Kräfte, die auftreten, wenn wir in der Physik ein Objekt auf einem nicht trägen Bezugssystem untersuchen, das heißt auf einem Bezugssystem, das die Größe oder Richtung seiner Geschwindigkeit ändert.

Mit anderen Worten handelt es sich um eine Art von Kräften, die „erfunden“ werden, damit die Gesetze der Physik respektiert werden, insbesondere die Gleichung, auf die jede Art von System reagieren muss:

Logischerweise sollten Trägheitskräfte nur in nicht trägen Bezugssystemen berücksichtigt werden, beispielsweise einer rotierenden Plattform. Wenn wir beispielsweise den Boden als Bezugssystem (typisches Bezugssystem) verwenden, ist es nicht notwendig, diese Art von Kräften einzubeziehen.

Trägheitsmoment

Das Trägheitsmoment ist eine Möglichkeit, die Rotationsträgheit eines Körpers oder Systems zu messen. Das Trägheitsmoment gibt also die Verteilung der Massen eines Körpers oder Systems relativ zu einer Rotationsachse an.

Daher hängt das Trägheitsmoment von der Geometrie des Körpers oder Systems und der Lage der Rotationsachse ab.

Die Formel zur Berechnung des Trägheitsmoments eines Systems lautet:

Dabei ist m _i die Masse jedes Teilchens im System und r _i der Mindestabstand zwischen jedem Teilchen und der Spinachse.

Die Einheiten für das Trägheitsmoment sind kg m ² .