Билет №5
Инерция. Взаимодействие тел.
1. Явление инерции. Закон инерции в формулировке Галилея
Сформулируем закон инерции так, как он звучал во времена Галилея.
Тело сохраняет свою скорость постоянной, или покоится, если на него не действуют другие тела.
Телега будет находиться в состоянии покоя, пока на нее не подействует другое тело (лошадь).
Пуля будет находиться в стволе пистолета, пока на нее не подействуют пороховые газы.
2. Закон инерции в формулировке Ньютона
В 1687 году английский ученый Исаак Ньютон предлагает свою интерпретацию закона инерции.
Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
Немного позднее мы выясним, что сила – это физическая величина, описывающая действие одного тела на другое. Поэтому можно сказать:
«Инерция – это физическое явление сохранения скорости тела постоянной, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано».
3. Примеры проявления закона инерции
Когда автобус начинает свое движение от остановки, пассажиры отклоняются назад. И наоборот, при резком торможении, стремясь сохранить свою прежнюю скорость, пассажиры отклоняются вперед. Бывает, что для того, чтобы уменьшить свою скорость до значения скорости автобуса, им приходится крепко держаться за сидения (то есть взаимодействовать с сидением для изменения своей скорости).
Когда лошадь внезапно останавливается, то неопытный наездник может перелететь через ее голову вперед.
То же бывает и с велосипедистом, при слишком резком нажатии на передний тормоз или при наезде на крупное препятствие.
Проведите
такой простой опыт.
Положите на стакан небольшую открытку,
а на открытку положите монету.
Рис. 8. Опыт со стаканом и монетой.
Если резким щелчком сбоку привести открытку в движение, то монета по инерции почти не сдвинется и упадет в стакан.
Все это – демонстрации явления инерции.
4. Что, если действие других тел на данное тело не скомпенсировано?
Опыт, аналогичный описанному ниже, в свое время проводил Галилео Галилей.
С наклонной плоскости скатывается шарик и далее движется по гладкому горизонтальному столу. Поскольку стол гладкий, то скорость шарика изменяется очень медленно, его движение приближено к равномерному прямолинейному. Но если на пути движения шарика возникнет небольшое препятствие – тонкий слой песка, – характер движения изменится. Скорость шарика быстро уменьшится вплоть до полной остановки.
Сделаем вывод. Чем меньше действие одного тела на другое, тем медленнее изменяется скорость тела и тем ближе движение тела к равномерному прямолинейному.
Например, пуля вылетевшая из ружья, продолжала бы двигаться, сохраняя свою скорость, если бы на нее не действовало другое тело – воздух. Вследствие этого скорость пули уменьшается. Велосипедист, перестав работать педалями, продолжает двигаться. Он смог бы сохранить скорость своего движения, если бы на велосипед не действовала сила трения. Следовательно, скорость его уменьшается и он останавливается.
Итак, если на тело не действуют другие тела, то оно движется с постоянной скоростью.