In dit artikel vind je de uitleg van het concept van traagheid in de natuurkunde en de kenmerken ervan. U zult de verschillende soorten traagheid vinden die er bestaan, evenals verschillende voorbeelden. Ten slotte laten we u ook verschillende gerelateerde concepten zien om de betekenis ervan beter te begrijpen.
Wat is traagheid in de natuurkunde?
In de natuurkunde is traagheid de eigenschap van lichamen om in hun bewegings- of rusttoestand te blijven. Simpel gezegd is traagheid de weerstand die lichamen bieden wanneer ze proberen hun bewegingstoestand te veranderen, of het nu gaat om snelheid of richting.
Dus hoe inert een lichaam of systeem is, hoe moeilijker het is om de bewegings- of rusttoestand ervan te wijzigen. Dat betekent dat er een grotere kracht moet worden uitgeoefend om de bewegingstoestand te veranderen.
Een lichaam dat met een uniforme rechtlijnige beweging (constante snelheid) beweegt, zal bijvoorbeeld meer moeite hebben om zijn snelheid te veranderen, naarmate het lichaam meer traagheid heeft. Integendeel, het zal relatief eenvoudig zijn om de snelheid ervan te wijzigen door een externe kracht uit te oefenen als er weinig traagheid is.
Soorten traagheid
In de natuurkunde kan traagheid in verschillende typen worden ingedeeld:
- Thermische traagheid : het is de moeilijkheid van een lichaam of systeem om de temperatuur te wijzigen. Dit soort traagheid hangt af van de thermische capaciteit van het lichaam of systeem. Het zal daarom moeilijk zijn om een lichaam met een hoge thermische traagheid te verwarmen of te koelen.
- Mechanische traagheid : bestaat uit de moeilijkheid van een lichaam of systeem om zijn bewegings- of rusttoestand te wijzigen; deze varieert afhankelijk van de massa van het lichaam of systeem en de manier waarop deze wordt verdeeld. Mechanische traagheid kan worden onderverdeeld in vier subtypen:
- Statische traagheid : het is de traagheid van lichamen die in rust zijn.
- Dynamische traagheid : Dit is de traagheid die wordt vertoond door bewegende lichamen.
- Translationele traagheid : dit is de traagheid die optreedt in bewegende lichamen.
- Rotatietraagheid : dit is de traagheid van lichamen die roteren, dat wil zeggen die om zichzelf draaien.
Voorbeelden van traagheid
Nadat we de definitie van traagheid in de natuurkunde hebben gezien, zullen we verschillende voorbeelden zien om het concept beter te begrijpen.
- De kracht die op een lichaam moet worden uitgeoefend om het te verplaatsen, hangt bijvoorbeeld af van de traagheid ervan. Hoe groter het gewicht, des te meer traagheid het zal hebben en dus des te moeilijker het zal zijn om het te verplaatsen. Aan de andere kant is het gemakkelijk om een licht object te verplaatsen.
- Een ander voorbeeld van de effecten van traagheid is het remmen van een auto. Als de auto met hoge snelheid rijdt, zal zijn traagheid groter zijn en zal er dus meer kracht nodig zijn om hem af te remmen.
- Ten slotte: als je een kind op een schommel probeert te duwen, is het moeilijker om dit te doen als het kind veel weegt, omdat het meer traagheid heeft. Dit geval zou een voorbeeld zijn van rotatietraagheid, aangezien de zwaai rond de zwaaias roteert.
Principe van traagheid
Het traagheidsprincipe , ook wel de eerste wet van Newton genoemd, luidt als volgt:
Een lichaam blijft in rust of met constante snelheid als er geen externe kracht op inwerkt. Er moet dus een kracht op een lichaam worden uitgeoefend om de bewegings- of rusttoestand te veranderen.
Een duidelijk voorbeeld van het traagheidsprincipe is elk object dat op de grond blijft, omdat het object niet zal bewegen totdat er een kracht op inwerkt.
Zoals de naam doet vermoeden, werd deze wet voor het eerst geformuleerd door de natuurkundige Isaac Newton, die de basis legde voor de klassieke mechanica.
traagheidskrachten
Traagheidskrachten zijn fictieve krachten die optreden wanneer we in de natuurkunde een object bestuderen op een niet-traagheidsreferentiesysteem, dat wil zeggen op een referentiesysteem dat de grootte of richting van zijn snelheid verandert.
Met andere woorden, dit zijn een soort krachten die ‘uitgevonden’ zijn zodat de wetten van de natuurkunde gerespecteerd worden, in het bijzonder de vergelijking waarop elk type systeem moet reageren:
Logischerwijs mogen traagheidskrachten alleen in aanmerking worden genomen in niet-traagheidsreferentieframes, zoals een roterend platform. Als we bijvoorbeeld de grond als referentiesysteem gebruiken (typisch referentiesysteem), is het niet nodig dit soort krachten mee te nemen.
Traagheidsmoment
Het traagheidsmoment is een manier om de rotatietraagheid van een lichaam of systeem te meten. Het traagheidsmoment geeft dus de verdeling aan van de massa’s van een lichaam of systeem ten opzichte van een rotatieas.
Daarom hangt het traagheidsmoment af van de geometrie van het lichaam of systeem en de positie van de rotatieas.
De formule voor het berekenen van het traagheidsmoment van een systeem is:
Waar mi de massa is van elk deeltje in het systeem en r i de minimale afstand is tussen elk deeltje en de rotatie-as.
De eenheden voor traagheidsmoment zijn kg m 2 .