Vad är förhållandet mellan massa och tröghet

Massa och tröghet

Villkoren massa och tröghet är både viktiga begrepp i klassisk såväl som modern fysik. Relationen mellan massa och tröghet är det tröghet är en term som kvalitativt beskriver ett ämnes förmåga att motstå förändringar i sitt rörelseförhållande, medan massa ger ett kvantitativt värde för tröghet. Men termen massa används inte bara för att kvantifiera tröghet utan även att kvantifiera andra fysikaliska egenskaper hos ett ämne också.

Vad är tröghet

Tröghet är en term som kvalitativt beskriver ett objekts motvilja mot att ändra sitt rörelseförhållande. På grund av tröghet:

• Ett objekt i vila tenderar att stanna i vila och,
• Ett föremål i rörelse tenderar att flytta på konstant hastighet i en rak linje.

Detta innebär att en kraft måste tillämpas för att flytta en kropp i vila eller för att ändra rörelsehastighet eller -riktning hos en kropp som redan är i rörelse.

Konceptet av tröghet som det är känt idag utvecklades av Galileo. Före honom trodde de flesta att en kropps "naturliga tillstånd" är att vila i vila. De hävdade att när ett föremål rullar längs marken slutar det till slut slutligen för att det försöker nå det "naturliga tillståndet" för vila. Men Galileo, och därefter Newton, hävdade att i det här fallet kommer objektet vila på grund av att det finns krafter som motsätter sig objektet, medan själva objektet försöker bibehålla sin rörelse.

Galileo Galilei var en pionjär i att utveckla idéerna om tröghet i klassisk fysik.

Vad är Mass

Massan har flera olika beskrivningar i fysiken, och i en av dessa beskrivningar är massan en kvantitativ mätning av tröghet. Ju mer massa ett objekt har desto svårare är det för en kraft att ändra objektets rörelseläge (när vi säger "rörelse" här, det innefattar "viloläge"). När massan används som en mätning av tröghet, kallas den tröghetsmassa. I klassisk fysik kommer begreppet tröghetsmassa upp i Newtons andra lag om rörelse.

Enligt Newtons andra lag, om en resulterande kraft  agerar på ett objekt av massa , Det skulle ge en acceleration  till föremålet i kraftriktningen. Dessa kvantiteter är relaterade till:

En acceleration är en förändring i ett objekts rörelseförhållande. Enligt denna formel behövs en större kraft för att ge samma acceleration till en kropp som har en större massa. Så här, massa är den kvantitet som motstår förändringar i kroppens rörelseförhållande, och därför är massan en mätning av tröghet.

Men massan är också används i ett annat sammanhang: att kvantifiera krafter av gravitationsattraktion mellan objekt. I den meningen är termen aktiv gravitationsmassa hänvisar till hur starkt ett gravitationsfält som ett objekt kan producera. Termen passiv gravitationsmassa beskriver hur starkt ett objekt interagerar med gravitationsfältet som ställts in av ett annat objekt. I klassisk fysik används värdena för "massa" som används i Newtons gravitation är dessa gravitationella massor. Även om betydelsen av massa är begreppsmässigt olika under dessa två sammanhang, enligt ekvivalensprincipen i allmänhet relativitet, gravitationella och tröghetsmassor av föremål är likvärdiga. Experimentellt har ekvivalensen mellan gravitations- och tröghetsmassa bekräftats till en hög noggrannhet av 5 delar i 10^{14 [1]}.

Vad är förhållandet mellan massa och tröghet

Tröghet är en kvalitativ beskrivning som beskriver ett objekts förmåga att motstå förändringar i sitt rörelseförhållande. 

Massa är en fysisk kvantitet som indikerar ett objekts tröghet. Det är kvantitativt.

Massa beskriver inte endast ett objekts förmåga att motstå förändringar i sitt rörelseförhållande, men också hur föremål interagerar med gravitationskrafter. Tekniskt, tröghet är inte oroad över hur ett föremål interagerar med gravitationskrafterna. Det verkar dock som om ett objekt förmåga att motstå förändringar i rörelse och dess förmåga att interagera via gravitation är kvantitativt ekvivalenta.

referenser

1. O'Donnell, P.J. (2015). Essential Dynamics and Relativity. Taylor & Francis.

Image Courtesy

"Porträtt av Galileo Galilei" av Justus Susterman (1597-1681) [Public Domain], via Wikimedia Commons