Inertia

Vroeg begrip van beweging Bewerken

Vóór de Renaissance was de meest algemeen aanvaarde bewegingstheorie in de westerse filosofie gebaseerd op Aristoteles die rond 335 voor Christus tot 322 voor Christus zei dat , bij afwezigheid van een externe aandrijfkracht, zouden alle objecten (op aarde) tot rust komen en die bewegende objecten blijven alleen bewegen zolang er een kracht is die hen ertoe aanzet om dat te doen. Aristoteles legde de voortdurende beweging uit van projectielen, die van hun projector zijn gescheiden, door de actie van het omringende medium, dat het projectiel op de een of andere manier blijft bewegen. Aristoteles concludeerde dat een dergelijke gewelddadige beweging in een leegte onmogelijk was.

Ondanks de algemene aanvaarding ervan werd Aristoteles concept van beweging gedurende bijna twee millennia bij verschillende gelegenheden betwist door opmerkelijke filosofen. vermoedelijk Epicurus) verklaarde dat de standaardtoestand van de materie beweging was, niet stilstand. In de 6e eeuw bekritiseerde John Philoponus de inconsistentie tussen Aristoteles bespreking van projectielen, waar het medium projectielen gaande houdt, en zijn bespreking van de leegte. , waar het medium de beweging van een lichaam zou belemmeren. Philoponus stelde voor dat beweging niet in stand werd gehouden door de actie van een omringend medium, maar door een eigenschap die aan het object werd verleend toen het in beweging werd gebracht. Hoewel dit niet het moderne concept van traagheid, want er was nog steeds de behoefte aan een kracht om een lichaam in beweging te houden, het bleek een fundamentele stap in die richting. Deze opvatting werd sterk tegengewerkt door Averroës en door veel scholastische filosofen die ed Aristoteles. Deze visie bleef echter niet onomstreden in de islamitische wereld, waar Philoponus verschillende aanhangers had die zijn ideeën verder ontwikkelden.

In de 11e eeuw beweerde de Perzische polymath Ibn Sina (Avicenna) dat een projectiel in een vacuüm zou niet stoppen tenzij er naar gehandeld wordt.

Theory of impetusEdit

In In de 14e eeuw verwierp Jean Buridan het idee dat een beweging-genererende eigenschap, die hij impuls noemde, spontaan verdween. Het standpunt van Buridan was dat een bewegend object zou worden gestopt door de weerstand van de lucht en het gewicht van het lichaam dat zijn impuls zou weerstaan. Buridan hield ook vol dat die impuls met de snelheid toenam; dus zijn aanvankelijke idee van impuls was in veel wegen naar het moderne concept van momentum. Ondanks de duidelijke overeenkomsten met modernere ideeën van traagheid, zag Buridan zijn theorie als slechts een wijziging van de basisfilosofie van Aristoteles, waarbij hij veel andere peripatetische opvattingen handhaafde, waaronder de overtuiging dat er nog steeds een fundamenteel verschil was tussen een object in beweging en een object in rust. Buridan geloofde ook dat impulsen niet alleen lineair maar ook cirkelvormig van aard konden zijn, waardoor objecten (zoals hemellichamen) in een cirkel konden bewegen.

De gedachte van Buridan werd opgevolgd door zijn leerling Albert van Saksen (1316–1390) en de Oxford Calculators, die verschillende experimenten uitvoerden die de klassieke, aristotelische visie verder ondermijnden. Hun werk werd op haar beurt uitgewerkt door Nicole Oresme, die pionierde in de praktijk van het demonstreren van bewegingswetten in de vorm van grafieken.

Kort voor Galileos traagheidstheorie wijzigde Giambattista Benedetti de groeiende theorie van de impuls om alleen lineaire beweging te betrekken:

“… lichamelijke materie die uit zichzelf beweegt wanneer een stuwkracht erop is gedrukt door een externe aandrijfkracht, heeft een natuurlijke neiging om zich te verplaatsen op een rechtlijnig, niet een gebogen pad. “

Benedetti noemt de beweging van een rots in een slinger als een voorbeeld van de inherente lineaire beweging van objecten, f in cirkelvormige beweging gebracht.

Klassieke inertie Bewerken

Volgens de wetenschapshistoricus Charles Coulston Gillispie, trad traagheid de wetenschap binnen als een fysiek gevolg van Descartes geometrie van ruimte-materie, gecombineerd met de onveranderlijkheid van God. “

Het traagheidsprincipe, dat bij Aristoteles is ontstaan voor “bewegingen in een leegte”, stelt dat een object de neiging heeft weerstand te bieden aan een verandering in beweging. Volgens Newton zal een object in rust blijven of in beweging blijven (d.w.z. zijn snelheid behouden) tenzij erop wordt ingewerkt door een netto externe kracht, of dit nu het gevolg is van zwaartekracht, wrijving, contact of een andere kracht. De Aristotelische verdeling van beweging in alledaags en hemels werd steeds problematischer in het licht van de conclusies van Nicolaus Copernicus in de 16e eeuw, die beweerde dat de aarde nooit in rust is, maar feitelijk constant in beweging is rond de zon.Galileo herkende bij zijn verdere ontwikkeling van het Copernicaanse model deze problemen met de toen aanvaarde aard van beweging en nam als gevolg daarvan ten minste gedeeltelijk een herformulering op van Aristoteles beschrijving van beweging in een leegte als een fysiek basisprincipe :

Een lichaam dat op een vlakke ondergrond beweegt, blijft in dezelfde richting met een constante snelheid, tenzij het wordt gestoord.

Galileo schrijft dat” alle externe belemmeringen verwijderd, een zwaar lichaam op een bolvormig oppervlak concentrisch met de aarde zal zichzelf in die toestand houden waarin het zich bevond; indien geplaatst in beweging naar het westen (bijvoorbeeld), zal het zichzelf in die beweging handhaven. Dit begrip dat door wetenschappelijke historici circulaire inertie of horizontale circulaire inertie wordt genoemd, is een voorloper van, maar verschilt van, Newtons idee van rechtlijnige traagheid. Voor Galileo is een beweging horizontaal als het het bewegende lichaam niet naar of weg van het middelpunt van de aarde draagt, en voor hem zou bijvoorbeeld een schip, dat ooit een impuls door de rustige zee had gekregen, zich verplaatsen. voortdurend rond onze aardbol zonder ooit te stoppen. “

Het is ook vermeldenswaard dat Galileo later (in 1632) tot de conclusie kwam dat het op basis van dit aanvankelijke uitgangspunt van traagheid onmogelijk is om het verschil te zien tussen een bewegend object en een stationaire zonder enige externe referentie om het mee te vergelijken. Deze waarneming werd uiteindelijk de basis voor Albert Einstein om de speciale relativiteitstheorie te ontwikkelen.

De eerste natuurkundige die volledig loskwam van het aristotelische bewegingsmodel was Isaac Beeckman in 1614.

Concepten van inertie in de geschriften van Galileo zouden later worden verfijnd, gewijzigd en gecodificeerd door Isaac Newton als de eerste van zijn Bewegingswetten (voor het eerst gepubliceerd in het werk van Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, in 1687):

Ieder lichaam volhardt in zijn rusttoestand, of van gelijkmatige beweging in een rechte lijn, tenzij het gedwongen wordt om die toestand te veranderen door krachten die erop worden uitgeoefend.

Sinds de eerste publicatie vormen Newtons bewegingswetten (en bij opname deze eerste wet) de basis voor de tak van de fysica die bekend staat als klassieke mechanica.

De term “inertie” werd voor het eerst geïntroduceerd door Johannes Kepler in zijn Epitome Astronomiae Copernicanae (gepubliceerd in driedelige s van 1617–1621); de betekenis van Keplers term (die hij ontleende aan het Latijnse woord voor ‘luiheid’ of ‘luiheid’) was echter niet helemaal hetzelfde als de moderne interpretatie ervan. Kepler definieerde traagheid alleen in termen van weerstand tegen beweging, nogmaals gebaseerd op de veronderstelling dat rust een natuurlijke toestand was die geen uitleg behoefde. Pas in het latere werk van Galileo en Newton verenigde rust en beweging in één principe, dat de term inertie op deze concepten kon worden toegepast zoals het nu is .

Niettemin, ondanks het feit dat hij het concept zo elegant definieerde in zijn bewegingswetten, gebruikte zelfs Newton de term “traagheid” niet echt om naar zijn eerste wet te verwijzen. In feite bekeek Newton oorspronkelijk het fenomeen dat hij beschreef in zijn eerste bewegingswet als veroorzaakt door aangeboren krachten die inherent zijn aan materie en die elke versnelling weerstaan. Gezien dit perspectief, en geleend van Kepler, schreef Newton de term traagheid toe aan de aangeboren kracht van een object dat verzet zich tegen veranderingen in mot ion”; dus definieerde Newton “traagheid” als de oorzaak van het fenomeen, in plaats van het fenomeen zelf. Newtons oorspronkelijke ideeën van aangeboren weerstandskracht waren echter uiteindelijk om verschillende redenen problematisch, en daarom denken de meeste natuurkundigen niet langer in deze termen. Omdat er geen alternatief mechanisme gemakkelijk werd geaccepteerd, en nu algemeen wordt aangenomen dat er misschien niet een die we kunnen kennen, is de term inertie eenvoudigweg het fenomeen zelf gaan betekenen, in plaats van enig inherent mechanisme. Dus uiteindelijk is inertie in de moderne klassieke fysica een naam geworden voor hetzelfde fenomeen beschreven door Newtons eerste bewegingswet, en de twee concepten worden nu als gelijkwaardig beschouwd.

RelativityEdit

Albert Einsteins speciale relativiteitstheorie, zoals voorgesteld in zijn 1905 artikel getiteld “On the Electrodynamics of Moving Bodies” is gebaseerd op het begrip van traagheidsreferentieframes ontwikkeld door Galileo en Newton. Hoewel deze revolutionaire theorie de betekenis van veel Newtoniaanse concepten zoals massa, energie en afstand aanzienlijk heeft veranderd, heeft Einst Het concept van inertie bleef ongewijzigd ten opzichte van Newtons oorspronkelijke betekenis. Dit resulteerde echter in een beperking die inherent is aan de speciale relativiteitstheorie: het relativiteitsbeginsel kon alleen van toepassing zijn op inertiële referentieframes.Om deze beperking aan te pakken, ontwikkelde Einstein zijn algemene relativiteitstheorie (“The Foundation of the General Theory of Relativity, 1916), die een theorie opleverde met inbegrip van niet-inertiële (versnelde) referentiekaders.