Treghet og lovene om bevegelse

Treghet er navnet på en tendens til at et objekt i bevegelse forblir i bevegelse, eller et objekt i ro til å forbli i ro, med mindre det blir utøvd av en styrke. Dette konseptet ble kvantifisert i Newtons første bevegelseslov.

Ordet treghet kom fra det latinske ordet iners, som betyr ledig eller lat og ble først brukt av Johannes Kepler.

Treghet er en kvalitet på alle gjenstander laget av materie som har masse. De gjør det de gjør til en styrke endrer hastighet eller retning. En ball som sitter stille på et bord vil ikke begynne å rulle med mindre noe presser på den, det være seg hånden, et vindkast eller vibrasjoner fra overflaten av bordet. Hvis du kastet en ball i det friksjonsfrie vakuumet i rommet, ville den fortsette med samme hastighet og retning for alltid med mindre den ble påvirket av tyngdekraften eller en annen kraft som for eksempel en kollisjon.

Masse er et mål på treghet. Gjenstander med høyere masse motstår endringer i bevegelse mer enn objekter med lavere masse. En mer massiv ball, for eksempel en som er laget av bly, vil ta mer trykk for å begynne å rulle. En styrofoamkule i samme størrelse, men lav masse, kan settes i bevegelse av en luftpust.

I hverdagen ser vi rullende baller hvile. Men de gjør det fordi de blir påvirket av tyngdekraft og fra effekten av friksjon og luftmotstand. Fordi det er det vi observerer, fulgte den vestlige tanken i mange århundrer teorien om Aristoteles, som sa at bevegelige gjenstander til slutt ville komme til ro og trengte fortsatt styrke for å holde dem inne bevegelse.

På det syttende århundre eksperimenterte Galileo med rullekuler på skråplan. Han oppdaget at etter hvert som friksjonen ble redusert, rullet ballene ned et skråplan oppnådd nesten samme høyde og rullet oppover mot et motstående fly. Han resonnerte at hvis det ikke var friksjon, ville de rulle nedover en skråning og deretter fortsette å rulle på en horisontal overflate for alltid. Det var ikke noe medfødt i ballen som fikk den til å slutte å rulle; det var kontakt med overflaten.

Isaac Newton utviklet prinsippene som ble vist i Galileos observasjoner til sin første bevegelseslov. Det krever en kraft å stoppe ballen fra å fortsette å rulle når den er i gang. Det krever en kraft å endre hastighet og retning. Det trenger ikke en styrke for å fortsette å bevege seg med samme hastighet i samme retning. Den første bevegelsesloven omtales ofte som treghetsloven. Denne loven gjelder en treghetsreferanseramme. Korollar 5 av NewtonPrincipia sier:

Bevegelsene til legemer som er inkludert i et gitt rom, er de samme imellom, enten det rommet er i ro eller beveger seg jevnt fremover i en rett linje uten sirkulær bevegelse.

På denne måten, hvis du slipper en ball på et bevegelig tog som ikke akselererer, vil du se ballen falle rett nedover, slik du ville gjort på et tog som ikke beveget seg.