Trägheit
In der Physik ist Trägheit, auch Beharrungsvermögen, das Bestreben von physikalischen Körpern, in ihrem Bewegungszustand zu verharren, solange keine äußeren Kräfte oder Drehmomente auf sie einwirken. Eine solche Bewegung wird Trägheitsbewegung genannt.
Das einfachste Beispiel einer Trägheitsbewegung ist die Bewegung geradeaus mit konstanter Geschwindigkeit, auch geradlinig-gleichförmige Bewegung genannt. Ein anderes Beispiel ist die Rotation der Erde, die über sehr lange Zeiträume fast unverändert ist.
Die meisten Trägheitsbewegungen auf der Erde werden durch Reibung nach und nach verlangsamt, bis das Objekt zum Stillstand kommt. Vor dem Hintergrund dieser Beobachtung wurde in Europa lange Zeit die Bewegungstheorie von Aristoteles gelehrt, nach der für jeden Körper die Ruhe der natürliche Zustand sei, den er von sich aus anstrebe.
Nach Vorarbeiten anderer Gelehrter formulierte Isaac Newton das Trägheitsgesetz als einen der Grundpfeiler seiner Schrift Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, welche grundlegend für die Physik wurde. Das Trägheitsgesetz ist auch als erstes Newtonsches Gesetz bekannt.
Das Maß für die Trägheit eines Körpers
- gegenüber Beschleunigungen seines Massenmittelpunktes (Translationsbewegung) ist seine Masse
- gegenüber Drehbeschleunigung um den Massenmittelpunkt (Rotationsbewegung) ist sein Trägheitsmoment.
Bedeutung für wichtige Prinzipien der Mechanik[Bearbeiten]
Die Trägheit spielt eine wichtige Rolle in vielen zentralen Prinzipien der Mechanik.
Trägheitsprinzip[Bearbeiten]
Die Trägheit ist die Grundlage des Trägheitsprinzips, das ein Axiom der newtonschen bzw. klassischen Mechanik ist. Es besagt, dass ein gleichförmig bewegter Körper seine geradlinig-gleichförmige Bewegung beibehält, sofern keine Kraft auf ihn ausgeübt wird. Demnach verharrt auch ein ruhender Körper in Ruhe. Ein Bezugssystem, in dem das Trägheitsprinzip gilt, heißt Inertialsystem.
Newton formulierte das Prinzip in seinem 1. Axiom und präzisierte, dass die gleichförmige Bewegung bezüglich eines absoluten Raums gemeint sei.
Ursprünglich war dieses Prinzip nur auf die Bewegung freier Körper und für Stoßprozesse bezogen worden, da der Begriff einer Kraft, die eine Distanzwirkung haben könnte, nicht existierte.
Als Erster erkannte Galileo Galilei zu Beginn des 17. Jahrhunderts das Trägheitsprinzip und formulierte auch schon, dass die kräftefreie Bewegung sich beliebig weit geradlinig fortsetze. Er nutzte dies zur ersten korrekten Behandlung der Bewegungen von Körpern auf der Erde im freien Fall, im schiefen Wurf und auf der schiefen Ebene.
Die erste eindeutige Formulierung als allgemeines Prinzip der kräftefreien Bewegungen gab René Descartes 1644, doch erst Newton wandte das Trägheitsprinzip auch auf die Bewegungen von Himmelskörpern an.
In der Relativitätstheorie wird das Trägheitsprinzip erweitert, indem nicht nur die Masse, sondern jede Form von Energie sich träge verhält. So lässt sich ein Analogon des Trägheitsprinzips auch für die Energie eines elektromagnetischen Feldes formulieren.
