イナーシャと質量

物理学の力学の分野で議論される概念に、質量と慣性がある。質量と慣性の概念は、物理学のわずかな応用分野でも、ほとんどすべての分野で広く使われている。質量は物体の非直感的な物理量であり、慣性もまたそのような概念である。力学や相対性理論などの分野で活躍するためには、質量や慣性の概念を十分に理解することが不可欠です。今回は、質量と慣性とは何か、その定義、類似性、応用、そして最後に質量と慣性の違いについて説明します。

品質

質量には、慣性質量、能動重力質量、受動重力質量の3種類があります。実験データによれば、これら3つの量は同一である。物質とエネルギーは、質量の2つの形態である。質量はキログラムで表示されます。よくある誤解として、重さはキログラムで測ると思われていますが、実は重さはニュートンで測ります。重さは、質量に作用する力の大きさです。物体の運動エネルギー、物体の運動量、外力による加速度は、すべて物体の質量に依存する。日常的な物質だけでなく、電磁波のようなものにも質量がある。

相対性理論では、質量には静止質量と相対論的質量の2種類が定義されています。物体の質量は、運動中ずっと一定ではありません。静止質量とは、物体が静止しているときに測定される質量のことです。移動する物体の相対論的質量を測定する。両者は、速度が光速よりずっと小さいときはほとんど同じだが、速度が光速に近づくとかなり変化する。電磁波の残留質量はゼロである。

イナーシャ

イナーシャは、ラテン語の「iners」に由来し、怠け者、なまけ者を意味する。イナーシャとは、システムがどれだけ怠惰であるかを示す指標である。システムのイナーシャは、システムの現在の状態を変えることがいかに難しいかを教えてくれる。システムの慣性が大きいほど、システムの速度、加速度、方向を変えることが難しくなる。質量の大きい物体は、慣性も大きい。だから、動かしにくいのです。また、質量の大きい移動体は、摩擦のない路面であることを考えると、止まりにくい。ニュートンの第一法則は、システムの慣性の良い概念を提供します。正味の外力を受けていない物体は一定の速度で動く」と書かれています。これは、物体に外力が働かない限り、物体の性質は変わらないということを物語っています。

静止している物体は、速度がゼロの物体だとも考えられる。相対性理論では、物体の速度が光速に達すると、その慣性は無限大になる傾向がある。したがって、流速を上げるためには無限の力が必要です。どんな質量も光速には達しないことを示すことができる。