In dit artikel vind je de verklaring van het traagheidsprincipe in de natuurkunde, evenals de wiskundige formule ervan. Bovendien zul je verschillende voorbeelden uit het dagelijks leven van het traagheidsprincipe kunnen zien.
Wat is het traagheidsprincipe?
Het traagheidsprincipe , ook wel de eerste wet van Newton genoemd, is een natuurkundige regel die het volgende stelt:
Een lichaam blijft in rust of met constante snelheid als er geen externe kracht op inwerkt. Met andere woorden: er moet een externe kracht op een lichaam worden uitgeoefend om de bewegings- of rusttoestand te veranderen.
Een voorwerp dat op de grond rust, zal bijvoorbeeld niet bewegen totdat er een kracht op inwerkt.
Daarom impliceert het traagheidsprincipe dat als een lichaam in een uniforme rechtlijnige beweging beweegt (met een constante lineaire snelheid), dit om twee redenen kan zijn: dat er geen externe kracht op inwerkt, of dat het krachtresultaat van het hele systeem nul is. . .
Naast het traagheidsprincipe formuleerde natuurkundige Isaac Newton nog twee andere principes die als de basis van de mechanica worden beschouwd: het fundamentele principe van de dynamica en het principe van actie en reactie.
In de natuurkunde wordt het traagheidsprincipe ook wel de wet van de traagheid genoemd, dus als je deze term ooit hoort, betekent het precies hetzelfde.
Voorbeelden van het traagheidsprincipe
Nu je de definitie van het traagheidsprincipe kent, heb je in deze sectie verschillende voorbeelden van dit principe om de betekenis ervan beter te begrijpen.
- Een illustratief voorbeeld van het traagheidsprincipe is een stilstaande tafel die op de vloer wordt geplaatst. Als niemand tegen de tafel duwt, zal deze niet bewegen en op dezelfde plaats blijven staan. Maar als er een voldoende grote kracht op de tafel wordt uitgeoefend, zal deze snelheid verwerven en daardoor zijn bewegingstoestand veranderen.
- Een ander voorbeeld van het traagheidsprincipe is een ruimtesonde die met een constante snelheid door de ruimte beweegt. Zodra de zwaartekrachtsinvloed van de planeten is overwonnen, is er geen wrijving of enige andere vorm van kracht meer in de ruimte. Daarom beweegt een ruimtesonde zich met een constante snelheid door de ruimte, omdat er geen kracht op inwerkt.
- Een auto die met constante snelheid beweegt, is ook een voorbeeld van het traagheidsprincipe, aangezien om zonder versnelling te bewegen de resulterende kracht nul moet zijn. Wanneer de auto vooruit beweegt, werkt er een wrijvingskracht op, tegen de beweging in. Om met een constante snelheid te kunnen rijden, moet de motor van de auto een kracht uitoefenen van dezelfde grootte en richting, maar in de tegenovergestelde richting. Zo werken de twee krachten tegen elkaar en beweegt de auto altijd met dezelfde snelheid.
Formule van het traagheidsprincipe
Wiskundig gezien stelt de formule voor het traagheidsprincipe dat als de som van de krachten die op een lichaam worden uitgeoefend gelijk is aan nul, de versnelling van dat lichaam ook nul is. Het omgekeerde is ook waar: als de versnelling van een lichaam nul is, moet de som van de externe krachten noodzakelijkerwijs nul zijn.
Aan de andere kant kan het traagheidsprincipe ook worden geformuleerd door het momentum (of lineair momentum), aangezien de som van externe krachten nul zal zijn als het momentum constant is.
Houd er rekening mee dat deze uitdrukkingen alleen worden gebruikt om het traagheidsprincipe algebraïsch uit te drukken. Het belangrijkste is dat je het concept van de eerste wet van Newton begrijpt en dat de som van alle krachten nul moet zijn om eraan te kunnen voldoen.
Eén toepassing van het traagheidsprincipe is het oplossen van natuurkundige problemen. In feite zijn natuurkundeoefeningen normaal gesproken gebaseerd op de drie principes van Newton. Oplosoefeningen volgens het traagheidsprincipe kun je hier oefenen: