Что такое инерция? Значение слова "инерция". Инерция твердого тела

Слово Inertia в переводе с латыни означает бездеятельность, косность. В физике инерцией называют явление постоянства скорости (по модулю и направлению), если на тело не оказывают действие другие тела или их действие взаимно скомпенсировано. Явление инерции можно определить и иначе: инерция - это стремление тела сохранить без изменений сое состояние инерциальной системе отсчета. Инерцию считают неотъемлемым свойством материи.

Если на тело действует какая-либо сила, то тело изменяет скорость. Скорость своего движения тело не может изменить мгновенно, скорость изменяется постепенно.

Мерой инерции тела служит его масса.

Всякое тело, выведенное из состояния покоя, после прекращения на него воздействия будет двигаться по инерции. Но так думали не всегда. Еще четвертом веке Аристотель заявил о том, что все, что движется, движимо чем- то, естественное положение тела относительно Земли - это покой. Это мнение господствовало научных и около научных представлениях, почти две тысячи лет. Г. Галилей одним из первых пришел к объяснению причин равномерного и ускоренного перемещения тел и исследовал движение по инерции. Однако, представления Галилея были не верны, так как он утверждал, что тело на которое не действуют силы движется равномерно по окружности. Такие представления у ученого были сформированы после изучения движения небесных тел. Так как он считал, что небесные тела движутся сами по себе.

Закон инерции

Было бы правильно, говорить, что первым сформулировал закон инерции французский философ, математик Р. Декарт. Он писал о том, что любое тело пребывает одном состоянии до того момента пока не встретится с другим телом. И в другом своем законе Декарт говорит, что любая частица стремится двигаться исключительно по прямой. Однако, Декарт дал формулировки своих законов не зная о силах гравитации и скорее по наитию, чем опираясь на факты, поэтому считают, что закон инерции, который мы знаем, сформулировал И. Ньютон:

Каждое тело находится в состоянии покоя или движется равномерно и прямолинейно, относительно любой инерциальной системы отсчета, до того момента пока действие на него других тел не заставит его изменить свое состояние.

Закон инерции является важным и независимым законом. Он отображает возможность определить пригодность системы отсчета для рассмотрения движения в динамическом и кинематическом смыслах. Он стал первым шагом при установлении основных законов классической механики.

Движение по инерции является обязательно равномерным и прямолинейным. Такое движение можно считать аналогичным покою, так как всегда можно выбрать такую инерциальную систему отсчета, которая бы перемещалась со скоростью рассматриваемого тела и в ней тело будет покоиться.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

от лат. inertia – бездействие) – в механике свойство тел при взаимной компенсации внешних воздействий сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Свойство И. предугадывалось уже в атомистич. учении древних. Аристотель допускал мысль о движении по И. при наличии пустого пространства. Но будучи противником мнения атомистов о существовании абсолютно пустого пространства, Аристотель считал, что среда, заполняющая пустое пространство, должна оказывать сопротивление движению, в силу к-рого тела неизбежно останавливаются. Эту мысль Аристотеля догматизировали ср.-век. схоласты, полагавшие, что движение вообще может осуществляться только под действием внешней силы и прекращается, как только сила перестает действовать. Именно против этого утверждения схоластов-догматиков, а не против самого Аристотеля выступил Галилей, к-рый в "Диалогах" сформулировал принцип И. как первый принцип механики. Галилей формулировал принцип И. в непосредств. связи с принципом относительности механич. движения. Действие принципа относительности, согласно к-рому законы механики выполняются как в системе покоящейся, так и в системе, движущейся равномерно и прямолинейно, возможно только при условии действия принципа И. Принцип относительности и принцип И. являются как бы сторонами единого принципа – сохранения движения. Классич. принцип относительности выражает собой инвариантность законов механич. движения, принцип И. – сохранение покоя и равномерного прямолинейного движения. В механике Ньютона принцип И. является особым принципом в системе законов механич. движения, ибо он независим от др. законов механич. движения. И. – фундаментальное свойство всех материальных объектов. Значение этого свойства выходит далеко за пределы чисто механич. законов. Механика имеет дело лишь с частным проявлением инерционных свойств природы. В силу этого понятие И. в системе понятий механики требует своего обоснования вне этой системы. Вот почему в рамках позитивистских теоретико-познават. установок (Мах, Пуанкаре и др.) возникали попытки устранить принцип И. из механики, сведя его к простому следствию из др. законов механики. Тем самым снималась проблема обоснования понятия И., неизбежно ведущая в мир объективно-реальных связей природы. Неудача этих попыток подчеркивает фундаментальность свойства И. Вместе с тем в истории механики известна идея Маха, согласно к-рой И. следует рассматривать как результат влияния отдаленных небесных масс. Рациональное зерно этой идеи состоит в том, что И. как свойство материальных объектов определяется характером взаимодействия между этими объектами. С т. зр. совр. представлений именно полевые взаимодействия определяют инерционные свойства материи. В механике Ньютона инерция рассматривается как постоянное, не меняющееся свойство, изначально присущее атомам. И. трактуется как косность материи и противопоставляется движению. Ньютон вводит понятие массы как количество материи, пропорциональное плотности и объему тела. В силу связи ньютоновского понятия массы с атомизмом масса (количество материи), естественно, выступала как мера И. Причем И. оказалась пропорциональной гравитации, и этот факт, известный еще Ньютону, привел в дальнейшем к принципу эквивалентности поля тяготения и ускоренного движения, положенному Эйнштейном в основу общей теории относительности. В совр. физике сохранилось определение массы как меры И. тел, хотя понятия массы и И. существенно изменились. И. оказалась глубоко связанной с движением. Величина И. движущегося объекта зависит от скорости его движения. Чем больше скорость, тем больше И. тела. Этот факт находит свое выражение в известной зависимости инертной массы движущегося тела (m) от скорости его движения (v) Зависимость И. тела от его движения предугадывалась еще в физике Декарта. Поскольку, согласно воззрению Декарта, пространство заполнено средой, И. тела должна зависеть от его связи со средой, и эта связь будет различной в зависимости от скорости движения тела. Совр. физика отвлекается от механизма инерционных свойств, вскрывая общую связь инертной массы с энергией (Е=mc2). И., будучи "...отрицательным выражением неуничтожимости движения" (Энгельс Ф., Диалектика природы, 1955, с. 1), естественно обнаружила глубокую связь с энергией. Без И. немыслимо движение. Наличие И. обеспечивает саму возможность движения, ибо без его противоположной стороны – И. – движение не могло бы существовать. В широком смысле И. следует рассматривать как свойство всех материальных объектов сохранять присущее им движение и изменять это движение в конечный промежуток времени. В этом широком значении И. выступает как сохранение движения. В понятии И. отражается не только стремление материальных объектов сохранять свое состояние, но и свойство изменять это состояние не сразу, не мгновенно, а в течение опред. времени, величина к-рого конечна и определяется условиями изменения состояния данного объекта. И. глубоко связана с временным характером процессов природы. Принципиальная невозможность бесконечно больших скоростей, иначе говоря, невозможность мгновенных процессов природы, непосредственно вытекает из наличия в природе свойства И. и всеобщности этого свойства. Принцип предельной скорости переноса материальных взаимодействий (принцип постоянства скорости света с) в относительности теории представляет одну из форм проявления инерционных свойств природы. Более широкое понимание И. как принципа сохранения движения приводит к мысли о различных формах проявления инерционных свойств. Уже в области физики масса, выступая в качестве меры И., может принимать качественно своеобразные формы - масса покоя (m0), динамич. масса масса фотонов В области химии и физич. химии инертные свойства отражаются, напр., в известном принципе Ле Шателье - Брауна: система, испытывающая внешнее воздействие, перестраивается таким образом, что при этом возникает противодействие производимому изменению; в силу этого перестройка системы под влиянием внешних воздействий протекает не мгновенно, а в конечный промежуток времени. Инерционные свойства действуют здесь как внутренние свойства системы. Специфич. параметры, характеризующие систему, определяют и специфич. характер действия ее инерционных свойств. Любая форма движения материи в природе имеет свою специфич. форму инертности и без нее немыслима. Наследственность в биологии, торможение в физиологии высшей нервной деятельности могут служить примерами специфич. форм проявления инерционных свойств природы в самом широком значении этого понятия. Лит.: Мах Э., Механика, пер. с нем., СПБ, 1909; Галилей Г. Л., Беседы..., пер. С. Н. Долгова, М.–Л., 1934; его же, Диалог о двух главнейших системах мира..., [пер. с англ.], М.–Л., 1948; Ньютон И., Математические начала натуральной философии, пер. с лат., в кн.: Крылов А. Н., Собрание трудов, [т.] 7, М.–Л., 1936; его же, Мысли и материалы о преподавании механики в высших технических учебных заведениях, М.–Л., 1943; Хайкин С. Э., Что такое силы инерции?, М.–Л., 1939; Декарт Р., Избр. произв., [М.], 1950; "Усп. физических наук", 1952, т. 48, вып. 2; Эйнштейн?., Сущность теории относительности, пер. с англ., М., 1955; Овчинников?. ?., Понятия массы и энергии в их историческом развитии и философском значении, М., 1957. Н. Овчинников. Москва.

Слово «инерция» ассоциируется у нас с физикой, однако мы часто употребляем его в повседневной жизни безотносительно к данной науке. Давайте же разберемся, что такое инерция.

Значение слова

Данное слово пришло к нам из латинского языка: inertia. Инерция означает «бездействие».

Инерция - это свойство тела сохранять первоначальное состояние покоя или же равномерного движения, когда на него не действуют никакие силы (телега катилась по инерции).

Слово также употребляется и в переносном смысле: инерция обозначает отсутствие инициативы, бездеятельность. В связи с этим в народе распространено выражение «делать что-то по инерции» или «жить по инерции», что означает выполнять какие-то действия по привычке, не прилагая особых усилий. Синонимичным является выражение «плыть по течению».

Также существует прилагательное «инертный». Его, как вы уже догадались, можно заменить словом «бездеятельный».

Инерция в законе Ньютона

Известнейший физик Исаак Ньютон провозгласил о существовании инерциальных систем отсчета, то есть таких, относительно которых движущиеся тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действие других тел компенсируется. Это так называемый первый закон Ньютона. Его еще называют законом инерции, поскольку это явление сохранения скорости прямолинейного равномерного движения (или покоя) тела и называют инерцией.

Есть также и другие системы отсчета, но все они, какими бы ни были - движущимися с ускорением или вращающимися, - будут называться неинерциальными.

Нельзя сказать, что Ньютон был первооткрывателем в данном вопросе, поскольку он опирался на труды Г. Галилея, который первым высказал утверждение, что, если на тело не действует другая сила, это вовсе не значит, что оно покоится. Наоборот, именно состояние равномерного и прямолинейного движения является как бы естественным для тела, а покой — это скорее частный случай такого движения, скорость которого равна нулю. Само это равномерное и прямолинейное движение свободного тела и называется движением по инерции.

Сила инерции

В физике также существует такое понятие, как сила инерции. Данный термин широко применим в механике. Это понятие применяется к Даламберовой, Эйлеровой, Ньютоновой силам.

Явление, которому посвящена наша сегодняшняя беседа, встречается в разных жизненных ситуациях. Мы с удовольствием его используем, учитываем и частенько ругаем.

Речь пойдет об инерции. Постараемся разобраться, что скрывается за этим названием.

Что же такое инерция

Наблюдая полёт копья, брошенного рукой атлета, падение всадника через голову споткнувшейся лошади; созерцая камни, веками неподвижно лежащими на одних и тех же местах - греческие мыслители задумывались, что общего в этих явлениях?

Данная им формулировка явления инерции известна как I закон Ньютона.

«Инер­ция - это фи­зи­че­ское яв­ле­ние со­хра­не­ния ско­ро­сти тела по­сто­ян­ной, если на него не дей­ству­ют дру­гие тела или их дей­ствие ском­пен­си­ро­ва­но».

Это означает, что, благодаря инерции, тела, находящиеся в покое, продолжают покоиться, а движущиеся продолжают свое движение, пока на них не окажут воздействие внешние силы.

Например, автомобиль может находиться в покое в двух случаях, если на горизонтальном участке дороги его двигатель выключен, либо его двигатель включен, но силы сопротивления уравновесили силу тяги двигателя, т. е. скомпенсировали её.

Теперь вернемся к нашему всаднику, перелетающему через голову споткнувшейся лошади. Лошадь, споткнувшись, резко теряет скорость, а невезучий всадник… по инерции продолжает движение.

По этой же причине при ДТП водитель, пренебрегающий ремнями безопасности, получает удар о лобовое стекло.

Почему, поскользнувшись при ходьбе, мы падаем назад? Тело по инерции сохраняет прежнюю скорость, а ноги на скользком участке быстренько «убегают» вперед.

Формула силы инерции

Количественной характеристикой явления инерции является сила инерции.

Для расчета этой силы используют формулу:

• F ин - сила инерции;
• m - масса тела;
• a - ускорение.

Знак минус указывает на то, что сила инерции противодействует силе, вызвавшей изменение скорости тела.

Понятие инертности в физике

Итак, инерция - это физическое явление. С ним тесно связано еще одно понятие - инертность. Под инертностью в физике понимают свойства тел противодействовать мгновенному изменению направления или скорости движения.

Любое тело не может мгновенно изменить свою скорость, однако, одни тела это делают быстрее, другие - медленнее. Для остановки гружёного и порожнего самосвалов, движущихся с одинаковой скоростью, требуется разное время.

Это происходит потому, что тело с большей массой более инертно, и ему на изменение скорости требуется больше времени. То есть мерой инертности в физике является масса тела.

Инертные люди, инертные газы

Термин «инертный» широко используется в химии. Он относится к химическим элементам, которые при обычных условиях не вступают в химические реакции. Например, благородные газы аргон, ксенон и др.

Этот термин может быть применен и к поведению человека. Инертные люди отличаются равнодушием к окружающему миру. Они противятся любым переменам, как в их собственной судьбе, так и в работе. Они ленивы и безынициативны.

Инертность вращающихся объектов

Все приведенные ранее примеры относились к поступательно движущимся телам. А как же быть с вращающимися объектами? Скажем, с вентилятором, с маховиком в двигателе внутреннего сгорания или детской игрушке. Ведь после выключения электрического вентилятора его лопасти ещё некоторое время по инерции продолжают крутиться.

Насколько тела инертны во время вращения определяет момент инерции. Он зависит от массы тела, его геометрических размеров и расстояния до оси вращения. Изменение этого расстояния влияет на скорость вращения тела. Это используют спортсмены - фигуристы, поражая зрителей продолжительным вращением с изменением скорости.

Специальные расчёты позволяют определить оптимальные размеры механизма и допустимую скорость вращения, чтобы не допустить разрыва вращающихся частей.

Т.е. момент инерции во вращательном движении играет ту же роль, что и масса при поступательном движении. Но в отличие от массы момент инерции можно изменять, как это делают фигуристы - то широко разводя руки, то прижимают их к груди.

Инерция вокруг нас

Именно это явление используют:

• для сбрасывания ртутного столбика в медицинском термометре и выбивания пыли из ковров;
• для продолжения движения после разбега на коньках, лыжах, велосипеде;
• для экономии горючего при езде на автомобиле;
• в принципе работы артиллерийских детонаторов и т. д.

Это лишь небольшая часть из всех применений инерции. Но не следует забывать о возможной опасности, которую таит это явление природы. Надпись на заднем борту грузовика «Водитель, сохраняй дистанцию», напоминает, что транспорт мгновенно остановить нельзя.

И при торможении впереди едущего автомобиля, следующая за ним машина, остановиться мгновенно не может. По этой же причине категорически запрещено перебегать дорогу перед движущимся транспортом.

Теперь вы легко ответите на вопрос, почему при торможении автомобилей обязательно включается задний красный свет, почему при повороте водитель обязательно сбрасывает скорость.

В спортзале и на катке, в цирке и в мастерской - инерция сопровождает нас всюду. Присмотритесь.

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Вместе с Татьяной Евгеньевной в этом разбирался Денис Зеленов, 9 лет.

Всякий раз, когда мы садимся в машину, нам приходится пристегиваться ремнями безопасности. Вот Денис и задумался для чего это? Поговорив с папой, мамой и сестрой, которая учится в 7 классе и уже начала изучать физику, у него появились три предположения:

1. папино: остановят сотрудники ГИБДД и наложат штраф.
2. сестры: можно получить травму при торможении машины, потому что «улетишь» вперед.
3. мамино: машина будет «пищать», напоминая нам о том, что надо пристегнуться ремнями безопасности, которыми она оборудована.

1.Разберемся с папиной версией — сотрудники ГИБДД(Государственная инспекция безопасности дорожного движения) наложат штраф. В соответствии с пунктом 2.1.2 ПДД РФ (Правил дорожного движения Российской Федерации) при движении на транспортном средстве, оборудованном ремнями безопасности, водитель должен быть сам пристегнутым такими ремнями и не вправе перевозить не пристегнутых пассажиров.

Ответственность за не пристегнутый ремень предусмотрена статьей 12.6 КОАП РФ (кодекс об административных правонарушениях РФ) в виде штрафа. Для водителя в настоящее время он составляет 500 рублей. Максимальный штраф за не пристегнутый ремень для пассажира (статья 12.29 КоАП) составляет 200 рублей. Отмечу, что на пассажира вместо штрафа может быть наложено предупреждение, которое выносится в письменной форме. Значит, папа прав, за езду с не пристегнутыми ремнями можно получить штраф.

2. Разберемся со второй версией — можно получить травму при торможении машины, потому что «улетишь» вперед. Почему же я улечу вперед, подумал Денис? Сестра говорит из-за инерции.

Поэтому возникли следующие вопросы.

2.2. Отчего зависит инерция.

2.3. Где можно наблюдать инерцию.

Действительно, находясь в машине, мы не всегда остаемся в равновесии. Например, при резком торможении машины мы пролетаем вперед, а когда машина резко трогается с места, наоборот – отклоняемся назад. Это так на нас действует инерция. (Ноги как бы «уезжают» из-под туловища, которое бездвижно, инертно (или, как говорят, его скорость равна нулю))

Так что же такое инерция?

Чтобы исследовать явление инерции Денис сделал из ЛЕГО тележку, на пути ее движения поставил препятствие, а на тележку положил монетку. Потом толкнул тележку. Двигаясь, тележка на пути встретила препятствие и резко остановилась, а лежащая на тележке монета препятствия не встретила и поэтому продолжила свое движение вперед по инерции. Затем монетка упала на поверхность, и какое-то время скользила по Если бы в мире не существовало трения, и тележка не встретила бы на своем пути препятствия, то будучи однажды запущенной, она двигалась бы с постоянной скоростью бесконечно. Или, другими словами, она бы сохранила свою скорость по инерции.

Точно также и монетка, падающая с внезапно остановившейся тележки, продолжила бы свое движение по инерции. Однако, монетка испытывает действие со стороны поверхности стола и поэтому, проскользив некоторое время, остановилась. При этом, нам известно, что по гладкой поверхности монетка будет скользить дольше, чем по шероховатой. Таким образом, чем меньше внешнее воздействие, тем дольше сохраняется скорость тела.

Следовательно, движение по инерции — движение тела при отсутствии действия на него других тел.

А инерция – это явление, при котором тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют другие тела. «Инерция», в переводе с латинского, означает бездеятельность или бездействие.

Сестра Дениса сказала, что инерция зависит от массы тела, так написано в учебнике по физике. Чтобы проверить это, он провел опыт. Сделал из ЛЕГО две тележки — большую и маленькую. К тележке, которая больше, прикрепил упругий стержень, изогнул его и перевязал нитью. Вплотную к стержню поставил другую, меньшую тележку. Отметил середину между ними. Затем пережег нить, стержень выпрямился, и тележки разъехались в разные стороны.

Таким образом, тележки взаимодействовали друг с другом. И увидели, что в результате взаимодействия тележки разъехались на разные расстояния. То есть результат взаимодействия тележек не одинаков. Та тележка, чья масса больше, в результате взаимодействия преодолевает меньшее расстояние. Тележка с меньшей массой оказывается на большем расстоянии.

Из этого Денис сделал вывод:

Чем больше масса тела, тем оно более «лениво» при взаимодействии, или оно более инертно. И чем менее инертно тело, тем меньше его масса.

2.3. Где можно наблюдать инерцию?

Мысли Дениса:

«Я задумался и стал наблюдать. Делал это достаточно долго.

1. Однажды мы с сестрой катались на велосипедах, и я заметил, что я не всё время кручу педали. Набрав скорость, я прекращаю работать ногами, а велосипед продолжает ехать. А когда колесо попало в ямку, то я улетел вперед. Это все благодаря инерции.
2. Я заметил, как папа насаживает молоток на рукоятку. Он ударяет рукояткой по твердой поверхности, а молоток по инерции продолжает двигаться, прочно и надёжно насаживаясь на рукоятку.
3. Разогнавшись перед прыжком, мы предоставляем инерции перенести нас через препятствие...
4. Инерция в спорте устанавливает мировые рекорды, например, помогает в метании мяча: спортсмен отталкивает мяч, и он летит дальше по инерции.»

С помощью инерции мы можем бегать, прыгать, играть в футбол, хоккей и другие игры.

Теперь мне понятно:

• что произойдёт, если человек подскользнется;
• почему летит стрела из лука и ядро выпущенное из пушки;
• почему при выходе из воды животные встряхиваются;
• почему заяц делает резкие прыжки в сторону, если его догоняет лиса;
• что произойдёт с наездником, если лошадь, прыгая через препятствие споткнётся;
• почему пыль вылетает из ковра при его выхлопывании выбивалкой;
• с какой целью необходимо закреплять грузы в кузове грузовика;
• с какой целью при торможении автомобиля обязательно включается задний красный свет фар и для чего надо соблюдать дистанцию между автомобилями;

Из своих опытов и наблюдений мы сделали вывод:

По вине инерции сталкиваются машины и люди получают травмы. И все-таки, у инерции достоинств намного больше, чем недостатков. Она очень широко используется в технике и в быту. А происшествия на дорогах возникают не только по вине инерции, но и по вине людей неосторожных или чересчур задумчивых, забывающих о правилах уличного движения.

3. Разберем третью версию — машина будет пищать, напоминая нам о том, что надо пристегнуться ремнями безопасности, которыми она оборудована. Большинство машин и некоторые автобусы оборудованы ремнями безопасности и иногда, дополнительно звуковым сигналом, который напоминает нам, что ремень не пристегнут.

Для чего это сделано? Мама Дениса пояснила — для снижения травматизма при торможении или аварии.

Чтобы в этом убедится, сделали из ЛЕГО машинку, посадил в нее водителя и пристегнул его ремнями безопасности. Кроме водителя в машине едут два не пристегнутых пассажира. Денис привел машину в движение и увидел, что при лобовом столкновении, когда машина резко останавливается, не пристегнутый пассажир «летит» вперед по инерции, вылетает из машины на дорогу или может ударится головой о лобовое стекло, а пристегнутый водитель остается на сидении. Удар может вести к сотрясению мозга и другим неприятным последствиям, но пристегнутые ремни безопасности позволяют нам этого избежать, и справится с инерцией.

Некоторые люди думают, что если в машине есть подушка безопасности, то можно не пристегиваться ремнями безопасности, полагая, что она спасет. Это в корне не верно! Подушка безопасности при не пристегнутом ремне наоборот может навредить пассажиру и водителю.

Следовательно, из опыта мы увидели, что машины оборудуются звуковым сигналом и ремнями в целях безопасности при дорожно-транспортных происшествиях и экстренном торможении автомобиля. Нет ничего сложного в том, чтобы пристегнуться перед поездкой, этим МЫ преодолеваем инерцию и спасаем себе жизнь.

Из проделанных опытов и экспериментов можно сделать вывод, что о инерции надо знать и с инерцией надо дружить и обязательно пристегивать ремни безопасности чтобы:

1. не платить штраф;
2. не получить травму;
3. спасти свою жизнь;
4. спасти жизнь пассажиров;
5. не сесть в тюрьму, если я водитель.

Совершенно не сложно потратить 5 секунд, чтобы пристегнуться, и никакая инерция не страшна. Обязательно используйте ремень безопасности.

И удачи на дорогах!

Наука это не просто интересно. Веселая наука — это также масса полезностей, которые пригодятся сегодня, завтра, всегда. Можно проводить время с пользой всей семьей. Смотрите и другие разделы нашего сайте. Для вас собраны опыты, фокусы и эксперименты для детей от 2-х до 10 лет.