Польза и вред инерции

Инерция – это свойство любой материи. В переводе с латыни слово инерция означает косность, вялость. В физике инерцию понимают, как свойство тел не изменять свое равномерное и прямолинейное движение (или состояние покоя) без воздействия на них со стороны других тел.

Если тело движется поступательно, то мерой инерции служит масса тела (). Во вращательном движении мерой инерции служит момент инерции ().

Масса тела – это одна из важнейших характеристик тела в физике, так как количественно характеризует возможность тела иметь определенное ускорение (), при воздействии на него силы

Первый закон Ньютона

Первым законом классической динамики поступательного движения тела является закон, связанный с инерцией (первый закон Ньютона или закон инерции). В настоящее время его формулируют так:

Каждое тело покоится или перемещается с постоянной скоростью (по модулю и направлению) в инерциальных системах отсчета, если на него не действуют другие тела или их действие взаимно компенсируется.

Закон, посвященный инерции является одним из самых важных в классической динамике. Так как именно он определяет пригодность системы отсчета для изучения движения в динамике и кинематике.

Инерциальное движение является движением по прямой, так как в свободном пространстве кратчайшим расстоянием между двумя точками является прямая линия. Соответственно, движение по инерции является равномерным и прямолинейным. Движение по инерции соответствует состоянию покоя, так как всегда можно найти такую инерциальную систему отсчета, в которой равномерно и прямолинейно движущееся тело находилось бы в покое.

Примеры проявления инерции

В самой сущности явления инерции лежит возможность его применения. То, что тело сохраняет свою скорость, может приносить и пользу и вред. Многие спортивные игры с мячом или шайбой возможны благодаря долгому полету мяча (шайбы) при ударе. Катание на лыжах с гор, когда уже после спуска можно долго катиться по гладкой поверхности приносит массу удовольствия и это возможно благодаря явлению инерции. Набрав скорость при езде на велосипеде, можно некоторое время ехать, не нажимая на педали. Явление инерции использует спортсмен, когда толкает штангу, метает ядро или копье, прыгает в длину. Движение кораблей в космосе в современном виде было бы не возможно, если бы не было инерции. Так как после выхода на необходимую траекторию космический корабль движется по инерции, отключив двигатели. Водитель может уменьшать расход топлива двигателем автомобиля, если будет заканчивать движение по инерции. Все небесные тела движутся по инерции. Явление инерции позволяет нам выбить пыль из одежды резким ударом. Одежда от удара отклонится, а пыль останется на месте и под действием силы тяжести упадет вниз, пока одежда вернется в прежнее положение. Инерцию использует человек, когда идет.

С другой стороны множество аварий на транспорте происходит из-за того, что тела не могут мгновенно изменять свою скорость. Автомобиль не способен мгновенно уменьшить скорость до нуля, соответственно тормозной путь его может быть большим, что иногда приводит к трагедиям. Человек, запнувшись за какое-либо препятствие, в результате инерции падает лицом вперёд. Попадая на лед, в результате инерции мы скользим, что тоже ведет к падениям, только лицом вверх.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 2

Задание

Явление инерции работает в обыкновенном волчке (рис.1). Все точки волчка движутся по окружностям, плоскости которых перпендикулярны оси вращения. В соответствии с законом инерции точка старается перейти от движения по окружности к движению по прямой линии, которая является касательной к этой окружности. Но любая касательная лежит в этой же плоскости, что и окружность. Значит, каждая точка волчка пытается двигаться так, чтобы находиться все время в плоскости, которая перпендикулярна оси вращения. Получается, что все плоскости в волчке являются перпендикулярными оси вращения, и они пытаются оставить такое положение в пространстве без изменения. При этом их общий перпендикуляр (ось вращения) стремится не изменять свое положение равновесия, волчок сопротивляется попыткам опрокинуть его. Чем больше масса и скорость вращения волчка, тем он устойчивее.