§ 17. ІНЕРТНІСТЬ ТІЛА. МАСА ЯК МІРА ІНЕРТНОСТІ

Пригадайте: на одній із зупинок ви заходите в автобус. Людей уже чимало, всі місця заняті, багато пасажирів стоять. Автобус починає рух, і то так, що ви мусите докласти неабияких зусиль, щоб не впасти. Наступна зупинка. І знову ви змушені чіплятися за поруччя — надто різко спинився автобус. Певно, кожен з вас бував у подібній ситуації. У цьому параграфі ви дізнаєтесь, через яку властивість фізичного тіла ви відхиляєтеся назад, коли транспортний засіб набирає швидкість, і нахиляєтеся вперед у момент різкої зупинки (див. рис. 17.1).

Рис. 17.1. Після того як візок зупинився, кубики продовжують рух. Чи не нагадує вам цій дослід різку зупинку автобуса?

Інертність — властивість тіла, яка полягає в тому, що для зміни швидкості руху тіла внаслідок взаємодії потрібен час.

Інертні властивості тіла виявляються тоді, коли ми намагаємося змінити швидкість його руху (рис. 17.1, 17.2).

Рис. 17.2. Проведіть дослід. Підвісьте тіло на тонкій нитці, знизу прив’яжіть таку саму нитку (а).

Якщо за нитку, прив’язану до тіла знизу, тягти повільно, то врешті по­ рветься верхня нитка (б).

Якщо нижню нитку смикнути різко, то порветься тільки вона — інертне тіло не встигне за час ривка набрати суттєву швидкість і розірвати верхню

115

Розділ 3. ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА. Частина І

116

§ 17. Інертність тіла. Маса як міра інертності

—якщо візки є однаковими за масою, то вони наберуть однакові швидкості, а тому від’їдуть на однакову відстань від початкового положення

(рис. 17.6);

—якщо один із візків має більшу масу, то він набуде меншої швидкості і, відповідно, пройде меншу відстань від початкового положення (рис. 17.7).

Розділ 3. ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА. Частина І

Численні досліди переконливо свідчать:

У разі будь-якої взаємодії двох тіл відношення мас тіл дорівнює оберненому відношенню змін швидкостей їхніх рухів:

m1 = ∆v2 , m2 ∆v1

де m1 і m2 — маси тіл; ∆ v1* і ∆ v2 — зміни швидкостей рухів тіл.

Зверніть увагу! Якщо початкові швидкості руху тіл дорівнюють нулю (обидва тіла перебували в стані спокою), то наведена рівність набуде вигляду:

m1 = v2 , m2 v1

де m1 і m2 — маси тіл; v1 і v2 — швидкості, яких набувають тіла внаслідок взаємодії.

Одержані рівності дозволяють знайти відношення мас тіл, що взаємодіють, за виміряними змінами швидкостей їхніх рухів. Якщо ж при цьому маса одного з тіл (наприклад, m1) відома, то можна визначити масу другого тіла (m2):

Цей спосіб вимірювання маси ґрунтується на інертних властивостях тіл — властивостях тіл по-різному змінювати швидкість свого руху внаслідок взаємодії.

На перший погляд, такий спосіб вимірювання мас є не дуже зручним, але він виявляється єдиним у разі неможливості зважити тіло на терезах. У такий спосіб визначено маси Сонця та планет Сонячної системи, маси подвійних зір в астрофізиці, маси елементарних частинок у фізиці мікросвіту тощо.

* Символ ∆ (дельта) означає зміну фізичної величини, перед символом якої він стоїть.

Так, ∆v1 = v1 −v01, ∆v2 = v2 −v02, де v01 і v02 — швидкості рухів тіл до взаємодії, а v1 і v2 — швидкості їхніх рухів після взаємодії.

118

Розділ 3. ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА. Частина І

Контрольні запитання

1. Наведіть приклади, які підтверджують, що для зміни швидкості руху тіла потрі­ бен час. 2. Дайте визначення інертності. 3. Які властивості тіла характеризує його маса? 4. Назвіть одиниці маси в СІ. 5. Яке тіло є еталоном маси в СІ? 6. Якою за­ лежністю пов’язані відношення мас тіл, які взаємодіють, і відношення змін швидко­ стей їхніх рухів? 7. Назвіть способи вимірювання маси тіла. На якій властивості тіла ґрунтується кожен із названих способів? 8. Наведіть приклади вимірювання маси тіла: а) способом зважування; б) способом порівняння змін швидкостей руху тіл під час взаємодії.

Вправа № 17

1.Щоб об’їхати перешкоду, водій автобуса повернув праворуч. У який бік відхиляться пасажири?

а) ліворуч; б) праворуч; в) уперед; г) назад.

2.Чому дуже легко змінити швидкість маленької тенісної кульки, а зупинити вантаж­ ний автомобіль доволі важко?

3.Маса склянки із соком становить 340 г 270 мг. Обчисліть масу налитого в склянку соку, якщо відомо, що маса склянки дорівнює 150 г 530 мг.

4.Із човна, що перебував у спокої, зіскочив хлопчик. Швидкість руху хлопчика становила 4 м/с. Якою є маса хлопчика, якщо човен масою 180 кг набрав швидкість 1 м/с?

5.Чому під час ожеледиці перехід автомагістралі стає вкрай небезпечним?

6.Чи можна вважати за достовірні свідчення про те, що непізнані летючі об’єкти (НЛО) можуть миттєво змінювати швидкість свого руху за значенням і напрямком?

7.Снаряд феєрверка було пущено вертикально вгору. У верхній точці траєкторії снаряд розірвався на дві частини масами 200 і 500 г. Яку швидкість руху набрав другий уламок, якщо перший після вибуху рухався зі швидкістю 50 м/с?

8.Придумайте задачу, обернену до задачі, розглянутої в параграфі, та розв’яжіть її.

9.Згадайте про чищення ковдр двома способами: вибиванням пилу за допомогою палиці та витрушування різкими змахами. Чим відрізняються ці два способи з точки зору фізики?

10.Світ тварин надзвичайно різноманітний. Виберіть декілька груп тварин на клас (на­ приклад, птахи, риби, комахи, ссавці тощо) і, скориставшись Інтернетом або додат­ ковою літературою, підготуйте інформаційні листи про «рекордсменів»­ за масою серед вибраних груп.

11.На лівій шальці зрівноважених терезів лежить тіло, масу якого необхідно виміряти, а на правій — такі важки: два по 20 г, по одному важку 5 і 100 г, по одному важку 10, 20, 200 мг. Визначте масу тіла та подайте її в грамах і кілограмах.

Експериментальне завдання

«Терези власноруч». Зробіть терези, використавши учнів­ ську лінійку, два пластикові стаканчики, нитки (див. рисунок). Як важки візьміть різні монети (їхні маси пода­ но в таблиці). За допомогою виготовлених вами терезів визначте масу декількох невеликих тіл.

120