In diesem Artikel finden Sie die Erklärung des Trägheitsprinzips in der Physik sowie seine mathematische Formel. Darüber hinaus können Sie einige Beispiele aus dem täglichen Leben zum Trägheitsprinzip sehen.
Was ist das Trägheitsprinzip?
Das Trägheitsprinzip , auch erstes Newtonsches Gesetz genannt, ist eine Regel der Physik, die Folgendes besagt:
Ein Körper bleibt in Ruhe oder bei konstanter Geschwindigkeit, wenn keine äußere Kraft auf ihn einwirkt. Mit anderen Worten: Auf einen Körper muss eine äußere Kraft ausgeübt werden, um seinen Bewegungs- oder Ruhezustand zu ändern.
Beispielsweise bewegt sich ein auf dem Boden ruhender Gegenstand erst dann, wenn eine Kraft auf ihn einwirkt.
Das Trägheitsprinzip impliziert daher, dass die Bewegung eines Körpers in einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung (mit konstanter linearer Geschwindigkeit) zwei Gründe haben kann: dass keine äußere Kraft auf ihn einwirkt oder dass das Kraftergebnis des gesamten Systems Null ist . .
Neben dem Trägheitsprinzip formulierte der Physiker Isaac Newton zwei weitere Prinzipien, die als Grundlage der Mechanik gelten: das Grundprinzip der Dynamik und das Prinzip von Aktion und Reaktion.
In der Physik wird das Trägheitsprinzip auch als Trägheitsgesetz bezeichnet. Wenn Sie diesen Begriff also jemals hören, bedeutet er genau dasselbe.
Beispiele für das Trägheitsprinzip
Nachdem Sie nun die Definition des Trägheitsprinzips kennen, finden Sie in diesem Abschnitt einige Beispiele für dieses Prinzip, um seine Bedeutung besser zu verstehen.
- Ein anschauliches Beispiel für das Trägheitsprinzip ist ein ruhender Tisch, der auf dem Boden steht. Wenn niemand den Tisch anstößt, bewegt er sich nicht und bleibt an der gleichen Stelle. Wenn jedoch eine ausreichend große Kraft auf den Tisch ausgeübt wird, nimmt dieser Geschwindigkeit an und ändert somit seinen Bewegungszustand.
- Ein weiteres Beispiel für das Trägheitsprinzip ist eine Raumsonde, die sich mit konstanter Geschwindigkeit durch den Weltraum bewegt. Sobald der Gravitationseinfluss der Planeten überwunden ist, gibt es im Weltraum keine Reibung oder andere Kräfte mehr. Daher bewegt sich eine Raumsonde mit konstanter Geschwindigkeit durch den Weltraum, da keine Kraft auf sie einwirkt.
- Ein Auto, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, ist ebenfalls ein Beispiel für das Trägheitsprinzip, denn um sich ohne Beschleunigung zu bewegen, muss die resultierende Kraft Null sein. Wenn sich das Auto vorwärts bewegt, wirkt eine Reibungskraft entgegen der Bewegung auf das Auto. Um sich also mit konstanter Geschwindigkeit fortzubewegen, muss der Motor des Autos eine Kraft derselben Größe und Richtung, jedoch in die entgegengesetzte Richtung, ausüben. Auf diese Weise wirken die beiden Kräfte einander entgegen und das Auto bewegt sich immer mit der gleichen Geschwindigkeit.
Formel des Trägheitsprinzips
Mathematisch gesehen besagt die Formel des Trägheitsprinzips , dass wenn die Summe der auf einen Körper einwirkenden Kräfte gleich Null ist, die Beschleunigung dieses Körpers ebenfalls Null ist. Das Umgekehrte gilt auch, das heißt, wenn die Beschleunigung eines Körpers Null ist, muss die Summe der äußeren Kräfte zwangsläufig Null sein.
Andererseits kann das Trägheitsprinzip auch durch den Impuls (oder linearen Impuls) formuliert werden, da die Summe der äußeren Kräfte bei konstantem Impuls Null ist.
Beachten Sie, dass diese Ausdrücke nur dazu dienen, das Trägheitsprinzip algebraisch auszudrücken. Wichtig ist, dass Sie das Konzept des ersten Newtonschen Gesetzes verstehen und dass die Summe aller Kräfte Null sein muss, damit es erfüllt ist.
Eine Anwendung des Trägheitsprinzips ist die Lösung physikalischer Probleme. Tatsächlich basieren Physikübungen normalerweise auf den drei Newtonschen Prinzipien. Lösungsübungen zum Trägheitsprinzip können Sie hier üben: