惯性定义

2025年3月17日 | 阅读 3 分钟

惯性是物体的一种性质,除非有外力作用于它并改变其方向或运动,否则它将一直保持运动状态。一个物体或对象之所以会持续运动,是因为缺乏能够迫使它改变方向、速度或停止的力。作用在物体或身体上并导致其加速的推或拉称为力。力能够改变物体的形状、速度和方向。惯性可以用两个数值来衡量,即质量和转动惯量。质量衡量施加力时的阻力,转动惯量衡量力矩作用的阻力。惯性定律也称为牛顿第一定律,该定律指出,如果一个物体静止或以恒定速度沿直线运动,它将保持其位置,直到有外力作用于它。这是艾萨克·牛顿三项运动定律中的第一项。

伽利略对惯性的解释

伽利略指出,一个物体在下落时,在相等的时间间隔内会获得相等的速度。这意味着物体在下落时速度会增加。由于当时没有技术可以记录自由落体运动的速度,伽利略用一个在倾斜表面或垂直斜坡上滚动的球代替了下落的物体。他这样做是因为他将垂直斜坡视为自由落体。伽利略使用水钟来测量滚动球在倾斜表面上滚下一段特定距离所需的时间。他观察到,球覆盖四分之一距离所需的时间是覆盖该距离所需时间的两倍。由此,伽利略得出结论,如果一个物体处于静止状态,它在自由下落或在倾斜表面上滚动时会获得速度,那么总距离将与其花费的时间的平方成正比。

Inertia Definition

惯性的不同类型

惯性有三种类型——静止惯性、方向惯性和运动惯性。

静止惯性- 当物体或对象在没有任何外力作用的情况下抵抗继续保持静止状态时,该物体被称为处于静止惯性状态。

方向惯性- 当物体或对象在没有任何外力作用的情况下抵抗沿着同一方向继续运动时,该物体被称为处于方向惯性状态。

运动惯性——当物体或对象在没有任何外力作用的情况下抵抗继续保持匀速运动状态时,该物体被称为处于运动惯性状态。

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质量与转动惯量

质量是物质的基本量和最基础的。它是物体中物质量的度量。质量的标准单位是千克。由于它只有大小,因此它是一个标量。除非对其施加或从中获取大量能量,否则物体的质量不会改变。惯性和质量成正比,相互依赖。这意味着质量越大,惯性就越大。这意味着改变其静止或运动状态需要相当大的力。

转动惯量是物体在相对运动中的性质。它充当角质量,因此被称为转动惯性。转动惯量的标准单位是千克·米²。用于物体的材料密度、旋转轴以及物体的形状和大小都会影响转动惯量。转动惯量始终相对于轴定义。轴可以是内部的或外部的,可以是固定的或不固定的。转动惯量取决于质量如何在轴周围分布。转动惯量的值可能因旋转轴的位置和方向而异。有两种定理可以用来获得转动惯量。


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