ИНЕРЦИЯ

Материал из Юнциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

На протяжении тысячелетий люди, глядя на ночное небо, наблюдали движение планет и звезд. Сколько легенд и мифов было о них придумано, однако законы их движения по небосводу оставались загадкой для ученых тех времен. Но вот в 1632 г. во Флоренции вышел в свет труд Г. Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира» (о геоцентрической системе К. Птолемея и гелиоцентрической системе мира Н. Коперника). В нем Галилей заложил основы динамики — принцип инерции и классический принцип относительности.

В современной формулировке принцип инерции утверждает, что всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выводит его из этого состояния.

На первый взгляд это утверждение кажется противоречащим повседневному опыту: вагон, двигающийся по инерции на горизонтальном участке пути, или шайба на ледяном поле неизменно останавливаются, с какой бы скоростью они ни двигались вначале. Однако ни вагон, ни шайба на самом деле ни на мгновение в процессе своего движения не предоставлены сами себе — на них действуют силы сопротивления.

В «Диалоге» Галилей устанавливает принцип инерции с помощью рассуждения, подобного математическому методу доказательства «от противного». Наклон плоскости к горизонтали является причиной ускоренного движения тела, движущегося вниз, и замедленного движения тела, движущегося вверх по наклонной плоскости. Поэтому при движении по неограниченной горизонтальной плоскости у тела нет причин ускоряться или замедляться, и оно пребывает в состоянии равномерного прямолинейного движения или покоя (рис. 1).

В 1687 г. И. Ньютон сформулировал законы динамики. Стали понятными и поддающимися расчету не только движение планет вокруг Солнца, но и гораздо более сложные явления. В качестве первого закона динамики И. Ньютон принял галилеев принцип инерции. Галилей сформулировал этот принцип в виде следствия из проведенных им опытов при изучении падения тел по наклонной плоскости. Он не различал понятий «сила» и «вес», поэтому установленный им принцип инерции не претендовал на фундаментальный закон природы. Ньютон же поставил этот закон во главу всей своей системы механики.

Во втором законе Ньютон идет дальше — рассматривая движение тела под воздействием других тел, он связывает изменение скорости тела с силой — мерой этого воздействия. В данном законе свойство инерции тел проявляется в том, что изменение состояния покоя тела под воздействием силы происходит постепенно, а не мгновенно. При этом скорость движения изменяется тем медленнее, чем больше инерция тела, мерой которой является его масса.

Рассмотрим свойство инерции на опыте. Два тяжелых груза подвешиваются на одинаковых нитях один над другим (рис. 2). Нить подбирается так, чтобы она выдерживала натяжение, равное весу одного груза, и обрывалась при натяжении, равном весу обоих грузов. Тогда если плавно опустить сначала верхний груз, поддерживая нижний, а затем плавно же опустить нижний груз, то верхняя нить оборвется. Если же опустить нижний груз не плавно, а сразу, выдернув из-под него подставку, то оборвется не верхняя, а нижняя нить.

Рассмотренный опыт нетрудно объяснить, если принять во внимание, что, во-первых, нить действует с определенной силой на груз, только когда она растянута, и во-вторых, обрывается нить тогда, когда ее удлинение превосходит допустимое.

Теперь понятно, почему, когда нижний груз падает с некоторой высоты, обрывается не верхняя, а нижняя нить: дело в том, что верхний груз не может «сразу» приобрести заметную скорость, а нижний — не может «сразу» потерять свою скорость, потому что груз обладает инерцией.