§ 23. Явище інерції. Інертність

Поміркуйте

Багато хто з вас чув слова «інерція» та «інертність». А що, на вашу думку, вони означають?

Пригадайте

Що писав Аристотель про рух тіл?

У попередньому параграфі ми з’ясували, що коли на тіло діють інші тіла, його швидкість може змінюватися.
Це відбувається, якщо дію одних тіл не врівноважує дія інших тіл.

Коли дію Землі не врівноважує дія стола, книга падає вниз.

А як рухатиметься тіло, якщо на нього не діють інші тіла? І взагалі, буде воно в такому разі рухатися чи буде перебувати у спокої?
Ще з часів Давньої Греції, коли формувалися природничі науки, панувала думка: коли на тіло не діють інші тіла, воно може перебувати лише у спокої. Люди бачили, що тіла, які їх оточують, не рухаються «самі собою». Так, віз горизонтальною дорогою рухається за умови, що його тягне кінь, а хвилі на воді з’являються завдяки вітру.

Коли кінь перестає тягти воза — той зупиняється, коли стихає вітер — хвилі зникають. На цих спостереженнях ґрунтувалися висновки щодо руху тіл.

Давньогрецький філософ Аристотель у своїй роботі «Фізика» стверджував: «Тіло рухається лише тоді, коли його щось рухає».

Такого уявлення про рух дотримувалися впродовж близько 2000 років, доки його не піддав сумніву італійський науковець Ґалілео Ґалілей.

Завдання 1 (дослідження)

Штовхніть кулю, яка лежить на горизонтальній поверхні стола.
Чи продовжить вона рух після того, як ви припинили її штовхати?

Ґалілео Ґалілей проти Аристотеля

Саме Ґалілей зробив фізику експериментальною наукою.
Повторимо досліди Ґалілея.

Якщо штовхнути кулю, яка лежить на горизонтальній поверхні, то вона покотиться й продовжить рух навіть після того, як ви припините її штовхати. Тобто для того, щоб тіло рухалося, зовсім не потрібна дія іншого тіла!
Ґалілей під час дослідів помітив: чим твердіша й гладша поверхня, то куля довше нею котиться.

За своїми дослідами Ґалілей зробив геніальний висновок: «Тіло рухається тоді, коли йому ніщо не заважає рухатися».

Завдання 2

Явище та закон інерції

За результатами своїх дослідів Ґалілей відкрив явище інерції — явище, коли тіла зберігають свою швидкість незмінною, якщо на них не діють інші тіла.
Англієць Ісаак Ньютон сформулював закон інерції — перший закон класичної механіки.

Закон інерції: «Якщо на тіло не діють інші тіла, воно рухається зі сталою швидкістю в незмінному напрямку або зберігає стан спокою».

Рух за інерцією

Рух тіла зі сталою швидкістю в разі, коли інші тіла на нього не діють, називають рухом за інерцією.

За звичайних умов взаємодії з навколишніми тілами позбутися неможливо, тому в щоденному житті рухом за інерцією ми будемо називати рух тіла, дію на яке інших тіл зведено до мінімуму. Наприклад, рухом за інерцією можна вважати катання дітей горизонтальною льодовою доріжкою — «ковзанкою». На «ковзанці» в горизонтальному напрямку майже нічого не заважає рухатися.

Часто рухом за інерцією помилково називають рух м’яча після удару або кулі, що вилетіла з рушниці. На рух м’яча або кулі після того, як вони почали рухатися самостійно, доволі сильно впливає дія Землі та опір повітря. Тому швидкість руху цих тіл помітно змінюється, й тому це не є рухом за інерцією.

Однак у щоденному житті будь-який рух тіла після того, як на нього припинила діяти сила, що помітно змінювала його швидкість, ми називаємо рухом за інерцією. Насправді це є проявом певної властивості тіл, про яку йтиметься далі.

Завдання 3

Інертність тіл

Наш досвід і численні експерименти свідчать, що під час взаємодії двох тіл більш важке тіло змінює свою швидкість менше, ніж легке. Це зумовлене властивостями самого тіла.

У фізиці властивість різних тіл по-різному «відгукуватися» на певну зовнішню дію називають інертністю.
Чим слабше «реагує» тіло на зовнішні дії, тим воно більш інертне. Наприклад, автомобіль більш інертний за футбольний м’яч.

У щоденному житті людину, яку важко примусити щось робити («зрушити з місця»), ми часто називаємо «інертною».

Інертність тіла полягає в тому, що для зміни швидкості руху на певну величину потрібно, щоб дія на тіло зовнішніх сил тривала певний час.

Із проявом інертності тіл ми стикаємося майже на кожному кроці. Саме інертністю нашого тіла пояснюється, чому в разі підковзування на слизькій поверхні ми падаємо назад, а в разі спотикання ми падаємо вперед.

На звороті карток ви дізнаєтеся, як «працює» інерція, коли ми прибираємо наш дім.

Інертність тіла може створювати небезпеку! Так, неможливо миттєво зупинити автівку, що їде з певною швидкістю. Тому будьте обережні: перед тим, як перейти дорогу, переконайтеся, що поруч із вами немає транспорту, який рухається.

Завдання 4

Підсумуємо

Завдання 5

Завдання 6

Завдання 7

Ключова ідея

Аристотель стверджував, що тіло рухається тільки тоді, коли його щось рухає.
Ґалілей першим запропонував експериментальний метод у фізиці. Він з’ясував, що тіло рухається тоді, коли йому ніщо не заважає рухатися, і відкрив закон інерції: якщо на тіло не діють інші тіла, воно рухається зі сталою швидкістю в незмінному напрямку або зберігає стан спокою. Такий рух тіла називають рухом за інерцією, а саме явище — інерцією.
Інертність тіла полягає в тому, що для зміни швидкості руху на певну величину потрібно, щоб дія на тіло зовнішніх сил тривала певний час. Саме інертність тіл проявляється у випадках, коли ми змінюємо швидкість їхнього руху.

Запитання для повторення й засвоєння

Якою, на думку Аристотеля, є головна умова руху тіла?
Що, на думку Ґалілея, треба забезпечити, аби тіло продовжувало свій рух?
Сформулюйте закон інерції.
У чому полягає явище інерції?
Який рух можна назвати рухом за інерцією?
Наведіть приклади з власного досвіду, коли тіла виявляють власну інертність.