biathlonmordovia.ru → Світлотехніка

Що таке інерція тіла? Що таке інерція? Що ж таке інерція

Цілком нетрадиційно висловився з цього приводу полковник Краус фон Ціллергут, герой безсмертного твору Ярослава Гашека «Пригоди бравого солдата Швейка під час світової війни». Тупуватий і балакучий полковник нарікав на автомобіль:

– Коли весь бензин вийшов, автомобіль змушений був зупинитися… І після цього ще говорять про інерцію, панове! Чи не смішно?

Давайте разом посміємося над невіглаством полковника, а посміявшись, замислимося. Справді, як же інерція? Адже кажуть і навіть у книгах пишуть, що розігнаний автомобіль після вимкнення двигуна рухається за інерцією. А у шкільних підручниках з фізики написано, що рух за інерцією – рівномірний, прямолінійний і кінця йому немає. Принаймні так трактує такий рух перший закон Ньютона. Отже, гашеківський автомобіль, рухаючись за інерцією, їхав би досі і продовжував би їхати ще цілу вічність. Щоправда, по прямій лінії та з постійною швидкістю…

Тут треба визнати, що невдаха Краус фон Целлергут - далеко не єдиний, хто має досить туманне уявлення про інерцію. Тому поговоримо докладніше про цю фундаментальну властивість матерії.

Інерція (inertia) у перекладі з латинської означає «спокій», «бездіяльність». Під інерцією, або інертністю, розуміють прагнення тіла зберегти незмінним свій стан по відношенню до інерційної (у першому наближенні нерухомої) системи відліку. Тобто якщо на тіло не діють ніякі зовнішні сили (прикладені з боку інших тіл і взагалі навколишнього середовища) або якщо ці сили врівноважують одна одну, то тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху (а це в механіці те, що спокій, так званий відносний спокій).

Якщо на тіло діє неврівноважена система зовнішніх сил, воно поступово починає змінювати швидкість. Під дією однакових сил більш інерційні тіла (інертніші) повільніше змінюють свою швидкість. Звичайно, слово «поступово» дивно чути, коли йдеться, наприклад, про удар чи постріл, але проте швидкості і там змінюються поступово – не миттєво. Кулю, що розганяється, або більярдну кулю можна зняти швидкісною кінокамерою на плівку і переконатися, що тіло (куля або куля) придбало швидкість не миттєво, а поступово – правда, дуже швидко.

Мал. 20. Інерційне набивання сокири

Усім нам знайомі "фокуси", пов'язані з інерцією. Якщо різко висмикнути скатертину, то предмети, що знаходяться на ній, не падають. Молоток щільніше насаджується на ручку, якщо іншим молотком побити по ручці першого ззаду (рис. 20). Особливо вражає досвід, де важкий предмет - вантаж - підвішений на нитки, а з нього звисає ще одна нитка, і за бажанням можна порвати будь-яку з них або ту, на якій предмет підвішений, або звисаючу. Якщо різко смикнути за нитку, що звисає, то інерція вантажу не дасть йому розігнатися і порветься саме нитка, що звисає. Якщо ж тягнути повільно, то до тяжкості вантажу додасться сила, з якою ми тягнемо вниз, і рветься верхня нитка: інерція в цьому випадку «допомагає» дуже мало через «статичність» натягу ниток, коли швидкість вантажу змінюється дуже повільно (рис . 21).

Мал. 21. Досвід із обриванням ниток за бажанням

Мірою інерції тіла є його маса. Дивно, але природа маси поки що не з'ясована. Виявляється властивість інерції у так званій інерційній системі відліку. Раніше ми говорили, що у першому наближенні це нерухома система. Але нічого абсолютно нерухомого у світі немає – все рухається один щодо одного. Земля обертається навколо своєї осі та навколо Сонця, не кажучи вже про обурення її обертання через рух інших планет. Сонце рухається щодо центру Галактики, Галактика розбігається щодо центру світу, який… і т.д.

Як же тоді бути з інерційною системою відліку, де справедливий закон інерції, який говорить, що тіло, якщо на нього не діють жодні неврівноважені сили, перебуває у стані відносного спокою, тобто воно може бути нерухомим щодо якоїсь інерційної системи відліку або рухатися рівномірно та прямолінійно щодо неї чи іншої інерційної системи? Більше того, будь-яка система відліку, що рухається рівномірно і прямолінійно по відношенню до інерційної системи відліку, сама робиться інерційною.

Однак якщо наша система відліку рухається по відношенню до інерційної системи нерівномірно або непрямолінійно, то вона не може бути інерційною, тому що в ній вже не буде дотримуватися закону інерції, не будуть проявлятися властивості інерції масивних тіл, а отже, втратить свою силу закони руху і збереження – основні закони механіки. Станеться це тому, що поміщена в неінерційну систему матеріальна точка матиме прискорення навіть за відсутності зовнішніх діючих сил, оскільки навіть без них вона братиме участь у прискореному поступальному чи обертальному русі самої системи відліку.

Таким чином, інерційна система відліку – це лише наукова абстракція. Реальна система відліку завжди пов'язується з якимось конкретним тілом – Землею, корпусом корабля, літака чи автомобіля, яке не є нерухомим. Якщо ми захочемо мати дуже точну (абсолютна – недосяжна!) інерційну систему відліку, то маємо помістити її центр у центр Сонця – точніше, у центр маси Сонячної системи, а осі направити на три нерухомі (умовно) зірки (рис. 22, а ). Більшість технічних завдань центр інерційної системи можна перенести із центру Сонця до центру Землі, а осі направити ті самі зірки. У дуже грубих випадках систему можна жорстко пов'язати із Землею, як відомо, далеко не нерухомою (рис. 22, б).

Мал. 22. Схема інерційних систем відліку: а – що з Сонцем; б – пов'язаної із Землею

Як бачимо, поняття інерції – непросте. Тому має сенс почати її вивчення, так би мовити, з історії питання: давайте перенесемося до Стародавньої Греції – колиски науки – і подивимося, як у античній механіці зароджувалося поняття інерції.

Ми вже знаємо, що Аристотель безпосередньо пов'язував рух із силою. f

Очевидно, якщо сила дорівнює нулю, то швидкість буде такою ж. Але Арістотель чудово знав, що стріла, випущена з лука, продовжує рухатися вже після того, як на неї перестає діяти сила тятиви; продовжує летіти камінь, випущений із руки. На це у Арістотеля своя відповідь – так звана теорія антиперистасису. Суть її полягала в тому, що в момент кидання каменю рука приводить у рух не тільки камінь, а й довкілля, в даному випадку повітря. Рука повідомляє навколишньому середовищу «віртус мовенс» – здатність передавати рух іншим тілам. Пересуваючись у сусіднє місце за рахунок «віртус мовенс», камінь зсуває нову ділянку середовища і т.д. частина його втрачається, і рух поступово сповільнюється. Значить, у порожнечі такого руху не повинно відбуватися, але тільки в порожнечі можна здійснити рух за інерцією, коли на тіло не діють сили опору. Але Аристотель порожнечі не визнавав, він навіть сміявся з тих, хто намагався використати це поняття. Що таке порожнеча? – питав він. І відповідав: Це місце без поміщених туди тіл.

Будь-яке тіло продовжує утримуватися у стані спокою або рівномірного і прямолінійного руху, поки і оскільки воно не спонукається докладеними силами змінити цей стан.

Сучасне формулювання закону:

Історія

Давньогрецькі вчені, судячи з творів, що дійшли до нас, розмірковували про причини скоєння і припинення руху. У «Фізиці» Аристотеля (IV століття до н. е..) наводиться така міркування про рух у порожнечі:

Проте сам Аристотель вважав, що порожнеча в природі не може існувати, і в іншій його праці, «Механіці», стверджується:

Спостереження дійсно показували, що тіло зупинялося при припиненні дії сили, що штовхає його. Природна протидія зовнішніх сил (сил тертя, опору повітря тощо) руху штовхається при цьому не враховувалося. Тому Аристотель пов'язував незмінність швидкості руху будь-якого тіла з незмінністю сили, що додається до нього.

Тільки через два тисячоліття Галілео Галілей (1564–1642) зміг виправити цю помилку Аристотеля. У своїй праці «Бесіди про дві нові науки» він писав:

Це судження не можна вивести безпосередньо з експерименту, оскільки неможливо виключити всі зовнішні впливи (тертя тощо). Тому тут Галілей вперше застосував метод логічного мислення, що базується на безпосередніх спостереженнях і подібний до математичного методу доказу «від противного». Якщо нахил площини до горизонталі є причиною прискорення тіла, що рухається по ній вниз, і уповільнення тіла, що рухається по ній вгору, то, при русі горизонтальною площиною, у тіла немає причин прискорюватися або сповільнюватися, і воно повинно перебувати в стані рівномірного руху або спокою .

Таким чином, Галілей просто і ясно довів зв'язок між силою та зміною швидкості (прискоренням), а не між силою та самою швидкістю, як вважав Аристотель та його послідовники. Це відкриття Галілея увійшло науку як Закон інерції. Слід зазначити, що Галілей допускав вільний рух як з прямої, а й у колу (мабуть, з астрономічних міркувань). У сучасному вигляді закон інерції сформулював Декарт. Ньютон включив закон інерції до своєї системи законів механіки як закон .

Суміжні поняття

Інертність- властивість тіла більшою чи меншою мірою перешкоджати зміні своєї швидкості щодо інерційної системи відліку при дії на нього зовнішніх сил. Мірою інертності у фізиці виступає інертна маса.

Див. також

Література

Ліч Дж. У.Класична механіка М: Іностр. література, 1961.

Спаський Б. І.. Історія фізики. М., "Вища школа", 1977.
Том 1. Частина 1-а; Частина 2-а

Том 2. Частина 1-а; Частина 2-а

Кокарєв С. С.Три лекції про закони Ньютона. Ярославль. Зб. праць РНОЦ Логос, вип. 1, 45-72, 2006.

Примітки

Wikimedia Foundation. 2010 .
Синоніми:
Антоніми:
Дивитись що таке "Інерція" в інших словниках:

- (Лат. inertia, від iners нештучний). Загальна фізична властивість тіл: нездатність мимоволі змінювати своє становище як за спокою, і під час руху. Словник іншомовних слів, що увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н., 1910. Словник іноземних слів російської мови

Див Маса. Філософський енциклопедичний словник. 2010. ІНЕРЦІЯ (від латів. inertia – бездіяльність) – у механіці … Філософська енциклопедія

Інерція- Інерція ♦ Inertie Як не парадоксально звучить, але інерція це насамперед сила – сила тіла зберігати своє становище у русі чи спокої. Справді, за принципом інерції матеріальний об'єкт сам собою зберігає стан спокою чи… Філософський словник Спонвіля

інерція- І, ж. inertie лат. inertia. 1. Властивість тіл зберігати стан спокою чи руху, поки яка н. сила не виведе їх із цього стану. БАС 1. Кінь віддався силі інерції, яка перенесла її далеко за канаву. Товстий. А. Кареніна. Історичний словник галицизмів російської

Див ліньки ... Словник синонімів

- (Від лат. Inertia бездіяльність) (інертність), в механіці властивість матер. тіл, що знаходить відображення в 1 м і 2 м Ньютона законах механіки. Коли зовніш. впливу на тіло (сили) відсутні або взаємно врівноважуються, І. проявляється в тому, що тіло… Фізична енциклопедія

Те саме, що інертність… Великий Енциклопедичний словник

Як рухатися за інерцією?

Майже 2500 років тому давньогрецький вчений Аристотель стверджував: щоб тіло рухалося, його необхідно весь час «рухати», причому чим більше швидкість тіла, тим більше зусиль потрібно докласти. Саме вплив одного тіла на інше Арістотель назвав силою.

За Арістотелем, сила - причина руху.

Великий італійський вчений Галілео Галілей першим із вчених перейшов від спостережень до дослідів. Вивчаючи рух тіл в умовах максимального зменшення сили тертя (Галілей експериментував із кулями, що скочувалися з похилого жолоба), учений сформулював закон, названий «законом інерції».
Якщо тіло не діють інші тіла, воно зберігає стан спокою чи рухається прямолінійно і рівномірно.

Здатність тіл зберігати свою швидкість незмінною, якщо на них не діють інші тіла, називають явищем інерції.

Рухом за інерцією можна вважати рух шайби після удару ключкою, рух кулі по доріжці під час гри в боулінг. По інерції через голову коня летить вершник, якщо кінь спіткнувся; за інерцією перелітає через кермо велосипеда спортсмен, необережно наїхав на перешкоду.
Як поводитися тіло, на яке не впливають інші тіла? Як стверджував Аристотель, таке тіло має перебувати у стані спокою, швидкість його має дорівнювати нулю.

За Ньютоном, прискорення такого тіла має дорівнювати нулю.

За вченням Ньютона, сила - причина зміни руху тіл.

Це означає, що в певній системі відліку тіло, на яке не впливають інші тіла, може перебувати в стані спокою, або рухатися прямолінійно і рівномірно. У цьому полягає перший закон Ньютона:

Будь-яке тіло продовжує перебувати у стані спокою або рівномірного і прямолінійного руху, поки і оскільки його не змусять змінити цей стан сили, що додаються до нього.

Однак згодом з'ясувалося, що перший закон Ньютона реалізується не у всіх системах відліку. Так, він з надзвичайною точністю спрацювало в системі відліку, пов'язаної із Землею, а от у системі відліку, пов'язаної з автомобілем, що їде мостом, перший закон Ньютона не спрацьовує, якщо автомобіль починає прискорюватися або гальмувати.

Ті системи відліку, в яких закон інерції реалізується, називаються інерціальними, а ті, в яких не реалізується, – неінерційних.

Згідно з сучасними уявленнями, перший закон Ньютона формулюється так:

Існують такі системи відліку, щодо яких тіла зберігають свою швидкість незмінною, якщо на них не діють інші тіла або дії інших тіл компенсовані.

Отже, існують системи відліку, де закон інерції спрацьовує. З будь-яким вільним тілом можна пов'язати систему відліку, що називається інерційною. Таким чином, інерційних систем відліку дуже багато. У багатьох завданнях інерційною системою відліку з великим ступенем точності вважатимуться систему відліку, що з Землею.

Слово «інерція» асоціюється у нас із фізикою, проте ми часто вживаємо його у повсякденному житті безвідносно до цієї науки. Давайте розберемося, що таке інерція.

Значення слова

Це слово прийшло до нас з латинської мови: inertia. Інерція означає «бездіяльність».

Інерція - це властивість тіла зберігати початковий стан спокою або рівномірного руху, коли на нього не діють ніякі сили (візок котився по інерції).

Слово також вживається й у переносному значенні: інерція означає відсутність ініціативи, бездіяльність. У зв'язку з цим у народі поширений вислів "робити щось за інерцією" або "жити за інерцією", що означає виконувати якісь дії за звичкою, не докладаючи особливих зусиль. Синонімічним є вираз «плисти за течією».

Також існує прикметник «інертний». Його, як ви вже здогадалися, можна замінити словом "бездіяльний".

Інерція у законі Ньютона

Найвідоміший фізик Ісаак Ньютон проголосив про існування інерційних систем відліку, тобто таких, щодо яких тіла, що рухаються, зберігають свою швидкість незмінною, якщо на них не діють інші тіла або дія інших тіл компенсується. Це так званий перший закон Ньютона. Його ще називають законом інерції, оскільки це збереження швидкості прямолінійного рівномірного руху (чи спокою) тіла і називають інерцією.

Є також інші системи відліку, але всі вони, якими б не були - рухомими з прискоренням або обертовими - будуть називатися неінерційними.

Не можна сказати, що Ньютон був першовідкривачем у цьому питанні, оскільки він спирався на праці Г. Галілея, який першим висловив твердження, що якщо на тіло не діє інша сила, це зовсім не означає, що воно спочиває. Навпаки, саме стан рівномірного і прямолінійного руху є природним для тіла, а спокій — це скоріше окремий випадок такого руху, швидкість якого дорівнює нулю. Саме цей рівномірний і прямолінійний рух вільного тіла і називається рухом за інерцією.

Сила інерції

У фізиці також є таке поняття, як сила інерції. Цей термін широко застосовується у механіці. Це поняття застосовується до Даламберової, Ейлерової, Ньютонової сил.