Αδράνεια

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Με τον όρο Αδράνεια, στη Φυσική, ονομάζεται η χαρακτηριστική ιδιότητα των σωμάτων να αντιστέκονται στην οποιαδήποτε μεταβολή της κινητικής τους κατάστασης. Αυτό συνεπάγεται δύο πράγματα:

  • Όταν οι δυνάμεις που ασκούνται σε ένα σώμα αλληλοαναιρούνται, τότε το σώμα θα εξακολουθεί να κινείται με την ταχύτητα την οποία έχει αποκτήσει ή αν δεν έχει ταχύτητα θα παραμείνει ακίνητο. Η παραπάνω αρχή της αδράνειας διατυπώθηκε αρχικά από τον Γαλιλαίο.
  • Αν οι ίδιες δυνάμεις ασκηθούν σε διαφορετικά σώματα, τότε ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητάς τους είναι αντιστρόφως ανάλογος της αδράνειάς τους.

Αν ασκηθούν δυνάμεις σε κάποιο σώμα και αυτό δεν μεταβάλει την κινητική του κατάσταση (παραμείνει ακίνητο ή διατηρεί την πορεία του), τότε σημαίνει ότι υπάρχουν άλλες εξωτερικές δυνάμεις που αντιστέκονται στη μεταβολή, συνήθως είναι στατικές τριβές.

Η αδράνεια είναι γενικά μία πιο ελεύθερη έννοια στη φυσική (σε σχέση με τη μάζα, την ταχύτητα και άλλα μεγέθη) και δεν υπάρχει κοινός αποδεκτός μαθηματικός φορμαλισμός για αυτήν. Υπάρχουν δύο είδη κινήσεων (μεταφορική και περιστροφική), άρα και δύο έννοιες της αδράνειας:

  • Αδράνεια στη μεταφορική κίνηση: Η αδράνεια ισούται με \frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{\upsilon^{2}}{c^{2}}}}, ενώ για μικρές ταχύτητες η αδράνεια ισούται με τη μάζα (m) και είναι σταθερή. Επιπλέον, όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα τόσο μεγαλύτερη είναι η αδράνεια. Ένα σώμα με μικρή μάζα μεταβάλλει εύκολα την κίνησή του, ενώ ένα σώμα με μεγάλη μάζα μεταβάλλει την κίνησή του δυσκολότερα. Η ισότητα μάζας και αδράνειας διατυπώθηκε από τον Νεύτωνα η μάζα ενός σώματος είναι το μέτρο της αδράνειάς του, που είναι ο πρώτος νόμος του.

Για μικρές σε ταχύτητες σε σχέση με την ταχύτητα του φωτός ισχύει F=mα (δεύτερος νόμος του Νεύτωνα), όπου F η συνισταμένη των δυνάμεων, m η μάζα του σώματος, που εκφράζει την αδράνειά του και α η επιτάχυνση, δηλαδή ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας. Λύνοντας ως προς την επιτάχυνση βρίσκουμε ότι α = F/m, που μηδενίζεται όταν F=0. Συνεπώς μηδενική δύναμη προκαλεί μηδενική επιτάχυνση άρα το σώμα συνεχίζει να κινείται με σταθερή ταχύτητα ή να ηρεμεί.


  • Αδράνεια στην περιστροφική κίνηση ή ροπή αδράνειας, συμβολίζεται με Ι. Η ροπή αδράνειας εξαρτάται από την κατανομή της μάζας, δηλαδή της ύλης, στο σώμα και από την ποσότητα της μάζας. Στην κλασσική μηχανική ισχύει ότι Ι=cm, όπου m η μάζα του σώματος και c μια σταθερά που εξαρτάται από την κατανομή της μάζας και μετριέται σε m2. Στη σχετικιστική μηχανική η περιστροφική κίνηση είναι αρκετά πιο πολύπλοκο φαινόμενο, γιατί συνοδεύεται από συστολή του μήκους, καμπύλωση του χωροχρόνου, μεταβολή της (αδρανειακής) μάζας κατά τόπους του σώματος με διαφορετικό τρόπο σε κάθε περιοχή.