Взаимодействие тел в природе. Явление инерции. I закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Явление инерции Доводилось ли вам играть в футбол? Вероятно, да. Но даже если и нет, то вы все равно без труда сообразите, что мяч, лежащий посреди поля, не подпрыгнет и не покатится, если его перед этим не пнуть ногой. Также каждый знает на собственном опыте, что когда быстро бежишь, то моментально остановиться нельзя. Приходится тормозить ногами об пол, хвататься за что-то руками, в общем, помогать себе сторонними предметами. Что же такое не дает начать движение и прервать его в одно мгновение без посторонней помощи? В физике это явление называется инерцией и изучается в седьмом классе. В чем же заключается явление инерции? В чем заключается явлении инерции? На примере мяча мы убедились, что тело, находящееся в покое относительно Земли, будет сохранять свое состояние покоя до тех пор, пока его не выведут из этого состояния другие тела. На том же примере видно, что и уменьшение скорости не происходит само собой. Так, катясь по траве, мяч не останавливается сам, его останавливает трение о траву и землю. Например, катясь по льду, мяч переместился бы на расстояние в несколько раз большее, потому что трение о лед в разы меньше, чем о поверхность футбольного поля. Так же и направление своего движения летящий или катящийся мяч не поменяет по собственной прихоти. Для этого надо, чтобы кто-то пнул его в другую сторону, или чтобы мяч врезался во что-то, например, в штангу ворот. Собственно, вот это явление и называется в физике инерцией. Определение инерции Инерция – это явление сохранения скорости тела при отсутствии действия других тел. То есть, когда мяч лежит себе спокойненько на траве, его скорость равна нулю. И она не изменится без посторонней помощи. И когда мяч катится, он бы так и катился себе с постоянной скоростью бесконечно, если бы не трава, трение о воздух и назойливые футболисты, у которых чешутся ноги попинать ни в чем не повинный мячик. Примеры инерции в жизни Примеры инерции в жизни, кроме несчастного мячика, это – полет любого предмета, например, спортивного копья, пули, которые останавливаются в конце концов под действием силы тяжести и трения о воздух. Это большие и тяжелые вещи, которые нам трудно сдвинуть с места, например, шкаф, пианино или собранный на отдых чемодан. Это ситуация, когда нам для того, чтобы повернуть на бегу, приходится или замедлять бег или хвататься рукой за столб либо дерево. И наконец, это автомобиль, который на полном ходу при всем желании водителя не может затормозить моментально, а особенно во время гололеда. И об этом следует всегда помнить и не проверять срабатывание закона инерции на дороге. Поверьте, инерция сработает, она никуда не денется. А у вас жизнь одна. Первый закон Ньютона Первый закон Ньютона гласит: Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, в которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не действуют никакие силы или действие других сил скомпенсировано. Проще говоря, суть первого закона Ньютона можно сформулировать так: если мы на абсолютно ровной дороге толкнем тележку и представим, что можно пренебречь силами трения колес и сопротивления воздуха, то она будет катиться с одинаковой скоростью бесконечно долго. Инерция – это способность тела сохранять скорость как по направлению, так и по величине, при отсутствии воздействий на тело. Первый закон Ньютона еще называют законом инерции. До Ньютона закон инерции был сформулирован в менее четкой форме Галилео Галилеем. Инерцию ученый называл «неистребимо запечатленным движением». Закон инерции Галилея гласит: при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо движется равномерно. Огромная заслуга Ньютона в том, что он сумел объединить принцип относительности Галилея, собственные труды и работы других ученых в своих "Математических началах натуральной философии". Понятно, что таких систем, где тележку толкнули, а она покатилась без действия внешних сил, на самом деле не бывает. На тела всегда действуют силы, причем скомпенсировать действие этих сил полностью практически невозможно. Инерциальные системы отсчета Закон инерции и инерциальные системы Эксперименты показали, что тело получает ускорение относительно Земли, только если на него действуют другие тела. Всякий раз, когда тело получило ускорение относительно Земли можно указать другое тело, которое это ускорение вызвало. Камень, брошенный вверх, уменьшает свою скорость в результате притяжения Земли, достигнув точки максимального подъема, он падает вниз, увеличивая свою скорость, благодаря тому же притяжению. Во всех аналогичных случаях появление ускорения является результатом действия других тел, причем действие может проявляться как при непосредственном соприкосновении, так и на расстоянии. Опыты Галилея, изучавшего движения тел в конце XVI и начале XVII веков и доработка его выводов И. Ньютоном позволили установить следующий закон: Если на тело не действуют другие тела или их действие взаимно компенсируется, то тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Свойство тела сохранять свою скорость называют инерцией. Слово инерция латинского происхождения, оно обозначает бездеятельность, косность. Вследствие чего данный закон называют законом инерции. Закон инерции стал первым законом механики. И. Ньютон включил этот закон в состав законов движения под первым номером. У этого закона есть еще одно название - первый закон Ньютона. Если действия, которые производятся на разные части тела, отличаются, то эти части получают разные ускорения, следовательно, они получат разные скорости. При этом может измениться сам характер движения тела в целом. Инерциальные и неинерциальное системы отсчета Системы отсчета, для которых выполняется закон инерции, называются инерциальными. Эксперименты Галилея показали, что система отсчета связанная с Землей может считаться инерциальной. Но Земля не единственная инерциальная система отсчёта. Инерциальных систем бесконечное множество. Любая система отсчета, перемещающаяся с постоянной скоростью (равномерно и прямолинейно) относительно другой инерциальной системы является инерциальной. В этих системах отсчета ускорения тела будут одинаковыми. Тело, на которое не действуют другие тела, в каждой инерциальной системе отсчета будет двигаться равномерно и прямолинейно относительно любой такой системы. Если система отсчета движется относительно инерциальной системы поступательно, но с переменной скоростью или вращается, то такая система инерциальной не является. В такой системе тело может иметь ускорение, даже если другие тела на него не оказывают воздействия. В неинерциальных системах отсчета первый закон Ньютона не выполняется. В настоящее время известно, что систему отсчета, связанную с Землей можно считать инерциальной приближенно. Тщательные исследования показали, что движения тел относительно системы отсчета, связанной с Землей имеются нарушения закона инерции. С гораздо большей точностью инерциальной системой отсчета можно считать систему отсчета связанную с Солнцем и другими звездами. Как мы знаем, Земля перемещается относительно звезд и Солнца с ускорением и осуществляет вращение около собственной оси. Но в нарушения закона инерции в системах отсчёта, связанных с Землей в учебных задачах, рассматривающих движение малы, поэтому обычно систему отсчёта, связанную с Землей считают инерциальной. конспект