Kľúčový rozdiel medzi hybnosťou a zotrvačnosťou je v tom, že hybnosť je fyzikálne vypočítateľná vlastnosť, zatiaľ čo zotrvačnosť nemôžeme vypočítať pomocou vzorca.
Zotrvačnosť a hybnosť sú dva pojmy pri štúdiu pohybu pevných telies. Hybnosť a zotrvačnosť sú užitočné pri opise aktuálneho stavu objektu. Zotrvačnosť aj hybnosť sú pojmy, ktoré súvisia s hmotnosťou objektu. Okrem toho sú tieto pojmy relativistickými variantmi, čo znamená, že rovnice na výpočet týchto vlastností sa menia, keď sa rýchlosť objektu blíži rýchlosti svetla. Hrajú však veľmi dôležitú úlohu ako v newtonovskej mechanike (klasická mechanika), tak aj v relativistickej mechanike.
Čo je hybnosť?
Momentum je vektor. Môžeme ho definovať ako súčin rýchlosti a zotrvačnej hmotnosti objektu. Druhý Newtonov zákon sa zameriava hlavne na hybnosť. Pôvodná forma druhého zákona uvádza, že;
Sila=hmotnosť x zrýchlenie
môžeme to napísať z hľadiska zmeny rýchlosti ako:
Sila=(hmotnosť x konečná rýchlosť – hmotnosť x počiatočná rýchlosť)/čas.
V matematickejšej forme to môžeme napísať ako zmenu hybnosti/času. Zrýchlenie opísané v Newtonovom vzorci je v skutočnosti aspektom hybnosti. Hovorí, že hybnosť je zachovaná, ak na uzavretý systém nepôsobia žiadne vonkajšie sily. Môžeme to vidieť na jednoduchom nástroji „balančné gule“alebo Newtonovej kolíske.
Obrázok 01: Newton's Cradle
Momentum má formu lineárnej hybnosti a uhlovej hybnosti. Celková hybnosť systému sa rovná kombinácii lineárnej hybnosti a uhlovej hybnosti.
Čo je zotrvačnosť?
Zotrvačnosť je odvodená z latinského slova „iners“, čo znamená nečinný alebo lenivý. Zotrvačnosť je teda mierou toho, ako lenivý je systém. Inými slovami, zotrvačnosť systému nám dáva predstavu o tom, aké ťažké je zmeniť súčasný stav systému. Čím väčšia je zotrvačnosť systému, tým ťažšie je zmeniť rýchlosť, zrýchlenie, smer systému.
Objekty s vyššou hmotnosťou majú vyššiu zotrvačnosť. Preto sa ťažko pohybujú. Vzhľadom na to, že je na povrchu bez trenia, pohybujúci sa objekt s vyššou hmotnosťou by bolo tiež ťažké zastaviť. Prvý Newtonov zákon poskytuje veľmi dobrú predstavu o zotrvačnosti systému. Uvádza „objekt, ktorý nepodlieha žiadnej vonkajšej sile, pohybuje sa konštantnou rýchlosťou“. Hovorí nám, že objekt má vlastnosť, ktorá sa nemení, pokiaľ naň nepôsobí vonkajšia sila. Môžeme tiež považovať objekt v pokoji za objekt s nulovou rýchlosťou. V relativite má zotrvačnosť objektu tendenciu byť nekonečná, keď rýchlosť objektu dosiahne rýchlosť svetla. Preto na zvýšenie rýchlosti prúdu je potrebná nekonečná sila. Môžeme dokázať, že žiadna hmota nemôže dosiahnuť rýchlosť svetla.
Aký je rozdiel medzi hybnosťou a zotrvačnosťou?
Momentum je súčinom rýchlosti a zotrvačnej hmotnosti objektu, pričom zotrvačnosť udáva, aké ťažké je zmeniť aktuálny stav systému. Kľúčový rozdiel medzi hybnosťou a zotrvačnosťou je preto v tom, že hybnosť je fyzikálne vypočítateľná vlastnosť, zatiaľ čo zotrvačnosť nemôžeme vypočítať pomocou vzorca. Navyše, zotrvačnosť je len koncept, ktorý nám pomáha lepšie pochopiť a definovať mechaniku, ale hybnosť je vlastnosťou pohybujúceho sa objektu.
Navyše, kým hybnosť prichádza vo forme lineárnej hybnosti a uhlovej hybnosti, zotrvačnosť prichádza iba v jednej forme. Okrem toho sa v niektorých prípadoch zachováva hybnosť. A toto zachovanie hybnosti môžeme použiť na riešenie problémov. Zotrvačnosť však v žiadnom prípade nemusí byť zachovaná. Preto to môžeme považovať aj za rozdiel medzi hybnosťou a zotrvačnosťou.
Summary – Momentum vs Inertia
Zotrvačnosť je len koncept, ktorý nám pomáha lepšie pochopiť a definovať mechaniku, ale hybnosť je vlastnosťou pohybujúceho sa objektu. Kľúčový rozdiel medzi hybnosťou a zotrvačnosťou je v tom, že hybnosť je fyzikálne vypočítateľná vlastnosť, zatiaľ čo zotrvačnosť nie je.
