В чем проявляется свойство инертности: Свойство инертности Физика Касьянов 10 класс 131 – Рамблер/класс

Содержание

Свойство инертности и масса тела

Когда мы играем с мячом, нам кажется, что стоит его ударить рукой или ногой, и он мгновенно полетит в нужную сторону. Если же мяч налетит на стену, то в тот же миг отскочит назад. Похоже на правду?

Проверим наше мнение кинематографическим методом: заснимем движение мяча на киноплёнку и рассмотрим его положения на получившихся кадрах (см. рисунок).

Вот мяч приближается к стене (кадр 1). Вот он её касается (2), значит, на следующем кадре мяч должен полететь обратно. Нет! Мяч летит дальше, сплющиваясь всё сильнее (3). И на следующем кадре мяч всё плотнее приближается к стене (4). И лишь после этого, распрямляясь, летит обратно (кадры 5–7). Как видите, мяч не мгновенно меняет скорость, останавливаясь при ударе и разгоняясь в обратном направлении.

Не только упругий мяч, но и вообще любое тело не мгновенно изменяет свою скорость – для этого всегда требуется некоторое время. Например, нагруженный самосвал дольше разгоняется и тормозит, чем тот же самосвал, но без груза.

В физике свойство тела сопротивляться мгновенному изменению направления и/или быстроты движения, то есть изменению скорости, называют инертностью тела. Для изменения скорости тела с большей массой нужно больше времени, то есть инертность тела проявляется тем заметнее, чем больше его масса.

Как вы понимаете, гравитационное притяжение и инертность тела – это совершенно разные свойства. Для их характеристики правильнее было бы использовать две разные физические величины: гравитационную массу и инертную массу. Однако эксперименты не обнаружили их различия, что позволяет нам оба этих свойства каждого тела характеризовать одной величиной – массой.

Мы знаем, как измерять массу методом взвешивания с помощью весов . Однако свойство инертности позволяет измерять массу другим способом – методом взаимодействия. Его суть заключается в сравнении инертных свойств изучаемого тела и инертных свойств гирь.

Рассмотрим опыт. Имеются две одинаковые тележки с упругими пластинками; на левой тележке находится «взвешиваемое» тело, а на правой – гири. Подкатим тележки друг к другу, согнув пластинки между ними и перевязав их тонкой нитью. Если её пережечь, пластинки начнут распрямляться, отталкивая друг друга. При этом тележки разъедутся в стороны, приобретя некоторые скорости. Говорят, что произошло взаимодействие тележек.

Если масса гирь на правой тележке мала, то за время взаимодействия она приобретёт большую скорость, чем тележка с телом. И наоборот: при избыточной массе гирь скорость тележки с ними будет меньше, чем скорость тележки с телом. Подбирая массу гирь, можно заставить тележки разъезжаться с одинаковыми скоростями. Это значит, что в этом случае масса тела равна массе гирь. Подсчитав массу гирь, мы найдём массу тела.

Весами и методом взвешивания мы не можем воспользоваться в условиях невесомости, поскольку ни тело, ни гири не будут давить на чаши весов. Однако метод взаимодействия в этом случае вполне применим, так как даже в условиях невесомости можно наблюдать взаимодействие тележек и сравнивать их скорости.

Свойство инертности — Энциклопедия по машиностроению XXL

Если характер движения в основном определяется свойствами инертности и весомости жидкости, а влияние вязкости относительно невелико (безнапорные русловые потоки, истечение маловязких жидкостей через большие отверстия и водосливы, волновые движения и т. д.),. моделирование осуществляется по критерию гравитационного подобия. При этом выполняется условие (V—9) для скоростей, а условие равенства чисел Рейнольдса, приводящее к соотношению (V—11), не соблюдается (натура и модель работают обычно на одной и той же жидкости). При моделировании по числу Рг масштабы всех физических величин (за исключением вообще произвольного к ) выражаются через два независимых масштаба и таким же образом, как и при выполнении условий полного подобия (табл.

V—1). [c.107]
Для предварительного определения пропускной способности диффузора производятся испытания его модели, выполненной в масштабе 1 2 от натуры. Закон моделирования выбирают исходя из того, что ноток в диффузоре является напорным и его характер определяется только свойствами инертности и вязкости жидкости. [c.114]

Так как условия входа нефти в трубу определяются в данном случае совместным влиянием свойств инертности, вязкости и весомости жидкости, при моделировании [c.115]

Свойством инертности обладают все тела. Оно состоит в том, что для изменения скорости тела при взаимодействии его с любыми другими телами требуется некоторое время. [c.16]

Проявление свойства инертности тел можно наблюдать в следующем опыте. На тонкой нити подвесим металлический цилиндр (рис. 20, а), снизу привяжем точно такую же нить. Опыт показывает, что при постепенном натяжении нижней нити обрывается верхняя нить (рис. 20, (5). Если же резко дернуть за нижнюю нить, то верхняя нить остается целой, а обрывается нижняя нить (рис. 20, о). В этом случае сказывается инертность цилиндра, который не успевает за короткое время достаточно изменить свою скорость и совершить заметное перемещение, достаточное для разрыва верхней нити.

[c.16]

Первый закон Ньютона опровергнул традиционное схоластическое представление, основанное на физике Аристотеля, о том, что естественным состоянием материи является состояние покоя (с взглядами Аристотеля связано представление о так называемой косности материи). Из содержания первого закона Ньютона видно, что изолированная материальная точка сама по себе не может изменить свое равномерное прямолинейное движение. Наличие изменения движения точки заставляет ввести в механику понятие механической силы. Свойство материальных систем сохранять состояние движения мы будем далее называть свойством инертности. [c.218]

Во введении были перечислены основные первообразные физические свойства вещества, которыми оперируют при исследовании механических движений. К таким первообразным свойствам вещества были отнесены также его гравитационные свойства, проявляющиеся, в частности, как тяжесть тел. Первый закон Ньютона выявляет еще 0.Д1Ю основное свойство вещества — свойство инертности. Свойство [c.221]

Физическая величина, характеризующая свойство инертности вещества, называется инертной массой. [c.222]

Свертывание тензоров 57 Свойство инертности 218 Связь стационарная 423 Семейство поверхностей уровня 376 [c.455]

Материальной точкой называют такое тело, размерами которого при изучении его движения или равновесия можно пренебречь. В отличие от геометрической, в материальной точке сосредоточена вся масса тела. Материальная точка обладает свойством инертности и имеет способность взаимодействовать с другими телами.

[c.9]

Из опыта известно ), что движение материального тела характеризуется, помимо сил, еще его инертностью или инерцией. Свойство инертности проявляется в способности тела сохранять свое движение при отсутствии внешних воздействий, а также изменять его под действием сил не мгновенно, а постепенно, т. е. с течением времени. Это изменение происходит тем медленнее, чем больше вещества содержится в теле. [c.134]

Так как условия входа нефти в трубу определяются в данном случае совместным влиянием свойств инертности, вязкости и весомости жидкости, при моделировании необходимо соблюдать равенство чисел Рейнольдса и Фруда. [c.120]

Пробка почти совсем не подвержена воздействию продуктов переработки нефти и может придать материалу свойство инертности и стойкости в отношении набухания. Она не изменяет своих характеристик со временем.

[c.234]

Общая теория Относительности обязана своим происхождением попытке объяснить известный еще со времен Галилея и Ньютона, но не поддающийся никакой теоретической интерпретации факт два совершенно отличных друг от друга свойства, инертность и тяжесть, измеряются одной и той же константой — массой. Из этого соответствия следует, что экспериментально невозможно установить, движется ли заданная система координат [c.391]

Вывод о пропорциональности инертной массы и массы тяготения тела можно сделать на основании опыта, показывающего, то ускорение свободного падения для всех тел различной массы одинаково (в данном месте). Тело обладает свойством инертности, которое измеряется величиной инертной массы т , и свойством тяготения, которое измеряется величиной гравитационной массы т . Тогда силу тяготения можно записать так [c.271]

Всякое измерение связано с определением числовых значений физических величин, с помощью которых раскрываются физические закономерности исследуемых явлений. Понятие физических величин, например, массы, длины и т. д., это отображение объективно присущих материальным объектам свойств инертности протяженности и т. д. Свойства эти существуют вне и независимо от нашего сознания, независимо от наблюдателя, независимо от качества средств и методов, использованных при измерениях. Физические величины, характеризующие материальный объект в данных условиях, не создаются измерениями, а только обнаруживаются с помощью измерений.

[c.284]

В теоретической механике метод абстракции играет очень важную роль. Отвлекаясь при изучении механических движений материальных тел от всего частного, случайного, менее существенного, второстепенного и рассматривая только те свойства, которые в данной задаче являются определяющими, мы приходим к рассмотрению различных моделей материальных тел, представляющих ту или иную степень абстракции. Так, например, если отсутствует различие в движениях отдельных точек материального тела или в данной конкретной задаче это различие пренебрежимо мало, то размерами этого тела можно пренебречь, рассматривая его как «материальную точку.

Такая абстракция приводит к важному понятию теоретической механики—понятию материальной точки, которая отличается от геометрической точки тем, что имеет массу. Материальная точка обладает свойством инертности, как обладает этим свойством тело и, наконец, она обладает той же способностью взаимодействовать с другими материальными телами, какую имеет тело. Так, например, планеты в их движении вокруг Солнца, космические аппараты в их движении относительно небесных тел можно рассматривать в первом приближении как материальные точки. [c.8]

Для достижения такой цели достаточно построить упомянутый некий воображаемый мир механики Галилея-Ньютона. Назовем его миром Ньютона. Первичными понятиями, или категориями, этого мира являются абсолютное (ньютоново) пространство, абсолютное (ньютоново) время и идеализированные тела, проявляющие свойства инертности и механического взаимодействия друг с другом.

[c.27]

Основные свойства инертных газов [c.92]

Если при движении материального тела отсутствует различие в движении отдельных его точек или в данной ситуации это различие пренебрежимо мало, то размерами тела можно пренебречь и рассматривать это материальное тело как материальную точку. Материальная точка, как и материальное тело, обладает свойством инертности и способностью взаимодействовать с другими материальными телами. [c.4]

Методические замечания по важным понятиям динамики. Инертность , инерция , движение по инерции — эти слова часто употребляются в разговорном языке. В физике инерции и инертности придают определенный смысл. Под инерцией понимается явление, состоящее в том, что материальные тела при отсутствии взаимодействий сохраняют неизменным состояние движения или покоя по отношению к инерциальной системе отсчета. Если же тело участвует во взаимодействии, то инерция проявляется в том, что изменение его скорости происходит постепенно, а не мгновенно.

Наряду с инерцией говорят об инертности как свойстве тел, обусловливающем явление инерции. (Иногда слова инерция и инертность употребляют в одном и том же смысле — они обозначают указанные выше свойства тел.) Масса тел есть физическая величина, характеризующая свойство инертности, мера инертности. [c.128]

Большой интерес представляет топливо на основе ВеО благодаря хорошим ядерным свойствам, инертности по отношению к газовым теплоносителям при высоких температурах, значительному сопротивлению термическим ударам, а также высокой теплопроводности бериллия.

[c.107]

Свойство инертности присуще как материальным телам, так и физическим полям. Принцип инерциальной навигации основан на инертных свойствах материн, проявляющихся в закономерностях поступательного н вращательного движения материальных тел. [c.529]

Наиболее важным свойством фторопласта-4 является теплостойкость. Политетрафторэтилен можно рассматривать как инертный материал приблизительно до температуры 250° С. Он является стойким во всех растворителях, кислотах и щелочах. [c.430]

Потоки, характер которых определяется свойством инертности жидкости и не зависит от ее вязкости и весомости, называют инерционными. Для таких потоков условия подобия, выражаемые соотношениями (V—5) и (V—8), огсутствуют, и, следовательно,. масштабы и к не- [c.110]

Материальная частица, размерами которой в условиях рассматриваемой задачи можно пренебречь, называется материальной точкой. Она отличается от геометрической тем, что в материальной точке предполагается сосредоточенным определенное количество вещества. Благодаря этому материальная точка обладает свойством инертности (см. п. 1.1 гл. XIII) и способностью взаимодействовать с другими материальными точками.

[c.23]

Потоки, характер которых определяется свойством инертности жидкости и не зависит от ее вязкости и весомости, называют ннерционньши. Для таких потоков условия подобия, выражаемые соотношениями (V-5) и (V -8), отсутствуют и, следовательно, масштабы ki , и независимы Выбор при моделировании значений kj , /г и kp определяет масштаб времени (kf — kjky) и, следовательно, масштабы всех производных физических величин по формулам их размерностей (табл. V-1). [c.111]

Основными факторами, влияющими на свойства окисных пленок на олове и определяющими скорость последующего окисления на электроде ферроцианида, являются, по нашим данным, потенциал формирования окисной пленки и время контакта пленки с раствором щелочи, т. е. с раствором, где формировалась пленка. При увеличении этого времени возрастает де ктность пленки и поведение окисленного олова приближается к свойствам инертного металлического электрода. [c.50]

Средневековые схоласты, следуя Аристотелю, считали, что движение всегда происходит в некоторой среде, то есть при наличии некоторого сопротивления среды. Поэтому, обсуждая движение небесных тел, движущихся вне среды, без сопротивления, Буридан предполагал наличие у тел внутренней склонности к противоположно направленному движению. Орем продолжил эту идею в комментариях к Физике Аристотеля, О сфере Сакробоско, О небе и мире Альберта Саксонского. В отсутствии сопротивления небесные движения сохраняли бы импетус бесконечно долго, а это привело бы к бесконечно быстрым движениям. Но таковых мы не наблюдаем. Поэтому Орем вводит в рассмотрение сопротивление особого рода. Кроме внешнего сопротивления среды он предполагает наличие у тел внутреннего сопротивления — тенденции к противоположно направленному движению и тенденции к покою. Благодаря Орему, эта точка зрения (существование инерциального сопротивления) была широко распространена в XIV в., а позднее укоренилась в механике в виде свойства инертности тел. Важно подчеркнуть, что идею инертности тел Буридан, а позднее и Орем, распространяли на все тела Вселенной. Тем самым пропагандировалась идея единства, универсальности законов движения земных и небесных тел. [c.37]

Техника сварки плавящимся гшектродом. В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве занщтных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особепиостей стабильность дуги и ее технологические свойства выше ири исиользовании постоянного тока обратной полярности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается [c.54]

Весьма благоприятные металлургические условия при сварке высокохромистых сталей создает сварка в инертных защитных газах, как правило, в аргоне и в некоторых смесях на его основе. Причем в основном используют сварку неплавящимся вольфрамовым электродом, а присадочный материал подбирают аналогичным желаемому составу наплавленного металла. При этом виде сварки в шоп удается вводить почти без потерь такие весьма активные элементы (улучшающие свойства металла шва), как титан и алюминий. Однако по причинам понижения производительности сварки и ее низкой экономичности применение этого метода обычтю ограничивается изготовлением изделий малых толщин и выполнением корневого валика в многослойных швах металла больших толщин, например в изделиях турбостроения. [c.265]

Кадмий, ПС влияя на прочность и отожженном и закаленном состояниях, увеличивает ее в состаренном. Примечательно, что кадмий — инертный легирующий элемент в классической системе А1 — Си—Mg — не влияет на свойства сплавов этой системы. Это показывает, что не всегда влияние леги-.рующего элемента в одних сплавах или в одних условиях также проявляется р. других сплавах или других условиях. [c.578]

Взаимодействие тел, инертность, масса — ЗФТШ, МФТИ

Из наблюдений можно заметить, что тела изменяют свою скорость только при наличии не скомпенсированного действия. Т. к. быстрота изменения скорости характеризуется ускорением тела, можем заключить, что причиной ускорения является некомпенсированное действие одного тела на другое. Но одно тело не может действовать на другое, не испытывая его действия на себе. Следовательно, ускорение появляется при взаимодействии тел. Ускорение приобретают оба взаимодействующие тела. Так же из наблюдений можно установить ещё один факт: при одинаковом действии разные тела приобретают разные ускорения.

Установились считать: чем меньше ускорение приобретает тело при взаимодействии, тем инертнее это тело.

Инертность – это свойство тела сохранять свою скорость постоянной (то же, что и инерция). Проявляет себя в том, что для изменения скорости тела требуется некоторое время. Процесс изменения скорости не может быть мгновенным.

Например, движущийся по дороге автомобиль не может мгновенно остановиться, для уменьшения скорости требуется некоторое время, а за это время он успевает переместиться на довольно большое расстояние (десятки метров). (Осторожно переходите дорогу!!!)

Мерой инертности является инертная масса.

Масса (инертная) – мера инертности тела.

Чем инертнее тело, тем больше его масса. Чем больше инертность, тем меньше ускорение. Следовательно, чем больше масса тела, тем меньше его ускорение: a∼1m\boxed{a\sim\frac 1m}.

Данная зависимость записана единственно правильным способом, т. к. форма m∼1am \sim \frac 1a не верна. Масса не может зависеть от ускорения, она является свойством тела, а ускорение является характеристикой состояния движения тела.

Данная зависимость подтверждается многочисленными опытными результатами.

Рис. 2 Измерение массы методом взаимодействия тел.

Два тела, скреплённые между собой сжатой пружиной, после пережигания нити, удерживающей пружину, начинают двигаться не которое время с ускорением (рис. 1) . Опыт показывает, что при любых взаимодействиях данных двух тел отношение ускорений тел равно обратному отношению их масс:

\[\frac{a_1}{a_2} = \frac{m_2}{m_1};\]

если взять первую массу за эталонную (m1=mэтm_1 = m_\mathrm{эт}), то m2=mэтaэтa2m_2 = m_\mathrm{эт}\frac{a_\mathrm{эт}}{a_2}. {-12} % эти массы равны.

Данный факт известен был и ранее, и послужил основанием для формулировки Эйнштейном принципа эквивалентности.

Принцип эквивалентности утверждает, что

1) ускорение, вызванное гравитационным взаимодействием в малой области пространства, и за небольшой интервал времени, неотличимо от ускоренно движущейся системы отсчёта.

2) ускоренно движущееся тело эквивалентно неподвижному телу, находящемуся в гравитационном поле.

Пример 1.

Два тела массами 400 г400\ \mathrm{г} и 600 г600\ \mathrm{г} двигались навстречу друг другу и после удара остановились. Какова скорость второго тела, если первое двигалось со скоростью 3 м/с3\ \mathrm{м}/\mathrm{с}?

Решение.

Сила, возникающая при взаимодействии тел, конечно же, не остаётся постоянной, и ускорения тоже. Мы будем считать, что и силы, и ускорения принимают некоторы е средние значения, причём одинаковые для любого момента времени. Отношение ускорений тел равно обратному отношению их масс: a1a2=m2m1\frac{a_1}{a_2} = \frac{m_2}{m_1}. В свою очередь, ускорение равно отношению изменения скорости ко времени изменения. Конечные скорости тел равны нулю, а время взаимодействия одинаково для обоих тел:

\[\frac{m_2}{m_1} = \frac{a_1}{a_2} = \frac{\frac{\Delta v_1}{\Delta t}}{\frac{\Delta v_2}{\Delta t}} = \frac{v_\mathrm{к1}-v_{01}}{v_\mathrm{к2}-v_{02}} = \frac{v_{01}}{v_{02}},\]

откуда получим искомую скорость: v02=m1m2·v01.v_{02} = \frac{m_1}{m_2}\cdot v_{01}.

Количественно ответ будет таким: v02=0,4 кг0,6 кг·3 мс=2 мсv_{02} = \frac{0,4\ \mathrm{кг}}{0,6\ \mathrm{кг}}\cdot 3\ \frac{\mathrm{м}}{\mathrm{с}} = 2\ \frac{\mathrm{м}}{\mathrm{с}}.

Инертность — тело — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Инертность — тело

Cтраница 3

Идеальная жидкость как бы повышает инертность тела. [31]

Скалярную величину, являющуюся мерой инертности тел в поступательном движении, называют массой. Ньютон называл массу также мерой количества материи тела. [32]

Масса т является количественной мерой инертности тел. [33]

Скалярная величина, являющаяся мерой инертности тел в поступательном движении, называется массой. Ньютон называл массу также мерой количества материи тела. [34]

Момент инерции / является мерой инертности тела и во многом определяет динамические свойства машины. [35]

Какая физическая величина служит мерой инертности тела. Как устанавливается единица измерения этой величины. В чем состоят прямой и косвенный способы измерения массы тела. Какие величины называют аддитивными. Какими опытами подтверждается аддитивность массы. [36]

Момент инерции J является мерой инертности тела и влияет на динамические характеристики машины. Момент инерции вращающегося тела равен сумме произведений масс всех его точек на квадраты их расстояний от оси вращения. [37]

Масса является физической величиной, характеризующей инертность тела. Чем больше масса тела, тем более оно инертно. [38]

При этом мы убедимся, что инертность тела при вращении растет прямо пропорционально массе m и квадрату расстояния г от тела до оси вращения. [39]

Коэффициент пропорциональности 1 / m характеризует инертность тела. [40]

Физическая величина, количественно характеризующая свойство инертности тела, — это масса, или инертная масса. [41]

Момент инерции является физической величиной, характеризующей инертность тела при изменении им угловой скорости под действием вращающего момента. [42]

Опыт с брусками показывает также, что инертность тел из одинакового материала тем больше, чем больше такого материала содержится в этих телах. Это важное обстоятельство мы рассмотрим позже, а сейчас только отметим, что оно широко используется в практике. [43]

Приведите примеры явлений, в которых проявляется инертность тел. [44]

Какого-либо иного смысла, кроме характеристики свойства инертности тела, инертная масса в механике Ньютона не имеет. [45]

Страницы: 1 2 3 4

★ Что такое инертность тела | Информация

Свойство инертности и масса тела. 30 май 2018 ПЛАН Инертность. Тема: Взаимодействие тел. Масса тела Радость видеть и понимать – есть. .. О природе инертности тел – тема научной статьи по физике. Инертность тела. Мы уже говорили о явлении. Именно вследствие инерции покоящееся тело приобретает заметную скорость под действием. .. § 31. ИНЕРТНОСТЬ ТЕЛ. В ходе этого урока вы более подробно познакомитесь со взаимодействием, узнаете таком свойстве тел как инертность и о физической величине,. .. Инертность тела. Масса. Единица массы Класс!ная физика. Не путать массу мера инертности весом тела силой с которой оно давит на опору. Простой пример поведение тел в невесомости.. .. Инертность тел YouTube. 09 декабря 2018 alice2014 ответил: Для характеристики инертности тела введена такая величина, как масса, чем она больше, тем выше инертность,.

.. 3. Что такое инертность? Какая физическая величина является. Масса – скалярная величина, являющаяся мерой инертности тела поступательном. При вращательном движении момент инерции.. .. Масса тела. Объединение учителей Санкт Петербурга. : ИНЕРТНОСТЬ инерция в механике, свойство тела сохранять состояние равномерного прямолинейного движения или покоя, когда. .. Взаимодействие тел. Масса. Видеоурок. Физика 7 Класс. ИНЕРТНОСТЬ ТЕЛ. Из опытов, о которых говорилось в предыдущем параграфе, следует, что отношение ускорений, получаемых двумя телами при их. .. Биомеханика Динамика движений человека. Все задачи. 3. Инертность это способность оказывать сопротивление изменению его скорости. Масса является мерой инертности тела.. .. Масса и инертность. свойство называется инертностью, при этом мерой инертности тела и его гравитационных свойств.

Взаимодействие тел, инертность, масса ЗФТШ, МФТИ. этом движение изменяется тем медленнее, чем больше инертность. Мерой инертности тела при поступательном движении является масса.. .. Какая физическая величина введена для характеристики. является мерой инертности. Чем больше масса тела, тем оно более инертно, то есть обладает большей инертностью. Закон инерции гласит. .. 2.1. Первый закон Ньютона. Инертность – это свойство сохранять свою скорость постоянной то же, и инерция. Проявляет себя в том, что для изменения скорости тела. .. Масса как характеристика инертности тела. Википедии есть страница инертность. физ. в механике свойство тела сохранять состояние равномерного прямолинейного движения или покоя,. .. Прибор для демонстрации инерции и инертности тела Edustrong. 18 окт 2011 Физические опыты.. .. 2.3. Второй закон Ньютона. Масса тела. Компьютерная модель иллюстрирует понятие, вводя как, характеризующее его инертность. Масса – это свойство тела,.

.. Kvant. Инерция и инертность PhysBook. Прибор предназначен для демонстрации явления инерции и свойства инертности тела. Габаритные размеры в упаковке дл. шир. выс, см: 10 15 14.. .. это Что такое ИНЕРТНОСТЬ?. 02 б. Свойство инертности масса тела. Когда мы играем с мячом, нам кажется, что стоит его ударить рукой или ногой, и он мгновенно полетит в. .. Презентация к уроку физики Взаимодействие тел. Масса. Ответ вопрос о характере движения, если на него действует больше инертность тела, тем меньше ускорение, приобретаемое телом под.. .. инертность Викисловарь. Кикоин А.К. Инерция и Квант. 1985. № 11. Поэтому о таком теле говорят, что него инертность больше, чем у его партнера по.

ИНЕРТНОСТЬ — это… Что такое ИНЕРТНОСТЬ?

инертность — бездействие, пассивность, инерция, бездейственность, бездеятельность, безынициативность; косность, созерцательство, неактивность, созерцательность. Ant. активность, деятельность Словарь русских синонимов. инертность см. пассивность Слова … Словарь синонимов

инертность — понятие, используемое в психофизиологии для обозначения низкой подвижности системы нервной, при коей характерны трудности в переключении раздражителей условных с положительного модуса на тормозной, и наоборот. При патологических нарушениях,… … Большая психологическая энциклопедия

Инертность — (от лат. inertia неподвижность, бездеятельность) понятие, используемое в психофизиологии для обозначения низкой подвижности нервной системы. Характеризуется трудностями в переключении условных раздражителей с положительного модуса на тормозной, и … Психологический словарь

инертность — I (от лат. iners, род. п. inertis бездеятельный), отсутствие инициативы, бездеятельность. II (инерция) в механике, свойство тела сохранять состояние равномерного прямолинейного движения или покоя, когда действующие на него силы отсутствуют или… … Энциклопедический словарь

ИНЕРТНОСТЬ — (от латинского iners, родительный падеж inertis бездеятельный), отсутствие активности, бездеятельность … Современная энциклопедия

ИНЕРТНОСТЬ — (от лат. iners родительный падеж inertis бездеятельный), отсутствие активности, бездеятельность … Большой Энциклопедический словарь

ИНЕРТНОСТЬ — (инерция) в механике свойство тела сохранять состояние равномерного прямолинейного движения или покоя, когда действующие на него силы отсутствуют или взаимно уравновешены. При действии неуравновешенной системы сил инерция проявляется в том, что… … Большой Энциклопедический словарь

ИНЕРТНОСТЬ — ИНЕРТНОСТЬ, инертности, мн. нет, жен. (книжн.). отвлеч. сущ. к инертный; инертное отношение, поведение. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

инертность — ИНЕРТНЫЙ [нэ], ая, ое; тен, тна. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

ИНЕРТНОСТЬ — (инерция) (от лат. iners, род. падеж inertis бездеятельный) в механике свойство материальных тел, проявляющееся в том, что тело сохраняет неизменным состояние своего движения или покоя по отношению к т. н. инерциальной системе отсчёта, когда внеш … Физическая энциклопедия

ОК «Инерция. Инертность»

ИНЕРЦИЯ. ИНЕРТНОСТЬ

Выясним, при каких условиях тело сохраняет состояние покоя или движется равномерно и прямолинейно.
Рассмотрим несколько примеров:
1. На столе лежит груз, на него действуют Земля и опора. Эти действия скомпенсированы. Груз покоится.
2. На нити висит шар. На него действует Земля и нить. Эти действия скомпенсированы. Шар покоится.

3. Маленький шарик равномерно падает в масле. На него действует притяжение Земли и сопротивление жидкости. Действие Земли и жидкости скомпенсированы. Шарик движется равномерно прямолинейно.

4. Парашютист равномерно опускается на землю когда притяжение Земли и сопротивление воздуха скомпенсированы.

5. Ракета движется равномерно прямолинейно вдали от звезд, когда на неё не действуют никакие тела.

Из этих и ряда других наблюдений можно сделать выводы:

1. тело покоится, если взаимодействует с другими телами и или все взаимодействия скомпенсированы.

2. тело движется равномерно прямолинейно, если на него не действуют другие тела или взаимодействует с другими телами и все взаимодействия скомпенсированы.

Из многочисленных наблюдений и опытов Галилей и Ньютон вывели основные законы движения, ввели понятие явления инерции. Они пришли к выводу, что при отсутствии действия на тело других тел оно будет бесконечно долго покоиться или двигаться равномерно и прямолинейно.

Явление, при котором тело покоиться или движется равномерно прямолинейно, назвали инерцией, что в переводе означает бездеятельность. Примеры инерции: мяч покоится на столе, машина движется равномерно прямолинейно по дороге, парашютист равномерно прямолинейно опускается на землю. Это инерция.

Теперь выясним, при каких условиях тело изменяет свою скорость. Проведем ряд экспериментов:

6. Мяч падает на землю. На него действует Земля и воздух. Эти действия не скомпенсированы. Скорость мячика увеличивается. При ударе мяч отскочит вверх. Опять при взаимодействии изменится скорость.

7. Покоящийся шар взаимодействует с движущимся шариком. В результате взаимодействия покоящийся шар приобретает скорость, а у движущегося шарика скорость уменьшается. Действия не скомпенсированы. Скорости тел меняются.

8. При скатывании шарика с горки, в результате взаимодействия с песком, он быстро останавливается. При взаимодействии с асфальтом он останавливается не так быстро, и еще более длительное движение наблюдается при движении по льду, так как взаимодействие с ним самое слабое.

Например, в космосе, при отсутствии внешнего воздействия, спутник, выведенный на орбиту, будет бесконечно двигаться вокруг Земли.

В результате взаимодействия тел у них меняется не только скорость, но и сами тела деформируются. Деформируется мяч при ударе, деформируются шарики при столкновении.

Делаем вывод, если взаимодействия тел с другими телами не компенсируется, то тела меняют свою скорость.

Одни тела при взаимодействии получают большую скорость, а другие меньшую. Так, например, легковой автомобиль быстрее изменяет скорость, чем грузовой. Легче сдвинуть с места пустой вагон, чем груженый; стул, чем стол.

Итак, чем тело быстрее меняет свою скорость, тем тело менее инертное. Чем тело более инертно, тем оно медленнее изменяет свою скорость. Инертность — свойство тел откликаться изменением скорости при действии на них других тел. Не путать с инерцией (явлением сохранения скорости постоянной)!!!

С инертностью тел часто приходится иметь дело в жизни и в природе. Если подвесить тяжелый груз на нити и резко дернуть за нижнюю нить, то груз останется неподвижным, а нижняя нить оборвется. Если медленно тянуть за нижнюю нить, то оборвется верхняя нить и груз упадет. Это связано с тем, что для изменения скорости грузу нужно некоторое время и при резком движении груз не успевает менять скорость, поэтому не падает и обрывается нижняя нить.

При остановке автомобиля очень ярко проявляется свойство инертности тела. Так, пешеход должен помнить, что автомобиль, имеющий большую скорость, очень трудно остановить. А грузовой автомобиль остановить еще труднее. Чем масса автомобиля больше, тем нужно больше времени для остановки. Грузовой автомобиль более инертен. При торможении грузовой автомобиль проедет большой путь и может задавить зазевавшегося пешехода. Поэтому дорогу надо переходить осторожно!

Чем тело инертнее, тем время изменения скорости больше.

Это учитывают и используют в маховиках, которые трудно раскрутить. Но затем в отсутствии движущей силы при торможении маховик, вследствие инертности, может сделать несколько оборотов, приводя в движение, например, игрушечную детскую машинку или пресс. Чем больше и тяжелее фундамент станков, зданий, тем они инертнее, и под действием внешней силы очень мало изменяют свое состояние. В цирке один артист ложится на ковер и держит в руках наковальню, а второй бьет по наковальне молотом. Лежащий человек удар не ощущает, т.к. наковальня достаточно инертна и не сдвигается с места! Создается иллюзия, что человек испытывает колоссальную нагрузку от удара. На самом деле проявляется свойство инертности тяжелой наковальни

: Просмотров: 1325

Инерция и масса

Первый закон движения Ньютона гласит, что «объект в состоянии покоя остается в состоянии покоя, а объект в движении остается в движении с той же скоростью и в том же направлении, если на него не действует неуравновешенная сила». Объекты имеют тенденцию «продолжать делать то, что они делают». Фактически, это естественная тенденция объектов сопротивляться изменениям в их состоянии движения. Эта тенденция сопротивляться изменениям в их состоянии движения описывается как инерция .
Инерция: сопротивление объекта изменению его состояния движения.
Концепция инерции Ньютона прямо противоположна более популярным представлениям о движении. Доминирующей мыслью до дней Ньютона была естественная тенденция объектов приходить в положение покоя. Считалось, что движущиеся объекты в конечном итоге перестанут двигаться; сила была необходима, чтобы удерживать объект в движении. Но если его предоставить самому себе, движущийся объект в конце концов остановится, а покоящийся объект останется в покое; таким образом, идея, которая доминировала в мышлении людей почти за 2000 лет до Ньютона, заключалась в том, что это была естественная тенденция всех объектов принимать положение покоя.
Галилей и концепция инерции
Галилей, ведущий ученый семнадцатого века, разработал концепцию инерции. Галилей рассуждал, что движущиеся объекты в конечном итоге останавливаются из-за силы, называемой трением. В экспериментах с парой наклонных плоскостей, обращенных друг к другу, Галилей наблюдал, что шар катится по одной плоскости и поднимается по противоположной плоскости примерно на одинаковую высоту. Если бы использовались более гладкие плоскости, мяч катился бы по противоположной плоскости еще ближе к исходной высоте.Галилей рассуждал, что любая разница между начальной и конечной высотами связана с наличием трения. Галилей предположил, что если можно полностью исключить трение, то мяч достигнет точно такой же высоты.
Галилей далее заметил, что независимо от угла, под которым были ориентированы плоскости, конечная высота почти всегда была равна начальной высоте. Если бы наклон противоположного наклона был уменьшен, то мяч покатился бы на большее расстояние, чтобы достичь этой исходной высоты.
Рассуждения Галилея продолжались — если бы противоположный наклон был поднят почти на угол 0 градусов, то мяч катился бы почти бесконечно, пытаясь достичь исходной высоты. А если бы противоположный наклон вообще не был наклонен (то есть если бы он был ориентирован по горизонтали), то … движущийся объект продолжал бы движение ….
Смотрите! Другой мысленный эксперимент Галилея объясняется в этом видео с использованием реального эксперимента, выполненного с использованием современного оборудования.

Силы не удерживают предметы в движении
Исаак Ньютон основывается на размышлениях Галилея о движении. Первый закон движения Ньютона гласит, что сила , а не , необходима для удержания объекта в движении. Переместите книгу по столу и посмотрите, как она переместится в исходное положение. Книга, движущаяся по столешнице, не приходит в положение покоя из-за отсутствия силы ; скорее это присутствие силы (эта сила является силой трения), которая переводит книгу в исходное положение. В отсутствие силы трения книга продолжала бы движение с той же скоростью и направлением — вечно! (Или, по крайней мере, до конца столешницы.) Для удержания движущейся книги в движении сила не требуется. На самом деле это сила, которая останавливает книгу.

Масса как мера инерции
Все объекты сопротивляются изменениям в своем состоянии движения.У всех объектов есть эта тенденция — у них есть инерция. Но имеют ли некоторые объекты большую тенденцию сопротивляться изменениям, чем другие? Абсолютно да! Тенденция объекта сопротивляться изменениям в его состоянии движения зависит от массы. Масса — это величина, равная исключительно , зависящая от инерции объекта. Чем больше инерция у объекта, тем больше у него масса. Более массивный объект имеет большую тенденцию сопротивляться изменениям в своем состоянии движения.
Предположим, что на лекционном столе по физике лежат два, казалось бы, одинаковых кубика.Однако один кирпич состоит из раствора, а другой — из пенополистирола. Не поднимая кирпичей, как вы могли определить, какой кирпич был из пенополистирола ? Вы можете дать кубикам такой же толчок, чтобы изменить их состояние движения. Кирпич с наименьшим сопротивлением — это кирпич с наименьшей инерцией и, следовательно, кирпич с наименьшей массой (т. Е. Кирпич из пенополистирола ).
Обычная физическая демонстрация основана на том принципе, что чем массивнее объект, тем сильнее он сопротивляется изменениям в своем состоянии движения.Демонстрация выглядит следующим образом: на голову учителя кладут несколько массивных книг. Поверх книг кладут деревянную доску и молотком забивают в доску гвоздь. Из-за большой массы книг сила удара молотка имеет достаточное сопротивление (инерция). Об этом свидетельствует тот факт, что учитель не чувствует удара молотка. (Конечно, эта история может объяснить многие из наблюдений, которые вы ранее делали относительно своего «странного учителя физики». ) Обычный вариант этой демонстрации включает в себя разбивание кирпича о руку учителя быстрым ударом молотка.Массивные кирпичи сопротивляются силе, и рука не болит. (ВНИМАНИЕ: не пробуйте эти демонстрации на hom
.

Смотрите! Инструктор по физике объясняет свойство инерции с помощью демонстрации физики.

Проверьте свое понимание
1. Представьте себе место в космосе , удаленное от всех гравитационных и фрикционных влияний. Предположим, вы посетили это место (представьте себе) и бросили камень. Скала будет
а. постепенно прекращать.
г. продолжать движение в том же направлении с постоянной скоростью.

2. Объект весом 2 кг движется по горизонтали со скоростью 4 м / с.Какая полезная сила требуется, чтобы удерживать объект в движении с этой скоростью и в этом направлении?
3. Мак и Тош спорят в кафетерии. Мак говорит, что если он бросит Jell-O с большей скоростью, у него будет большая инерция. Тош утверждает, что инерция зависит не от скорости, а, скорее, от массы. С кем ты согласен? Объяснить, почему.

4.Предположим, вы находитесь в космосе в невесомой среде , потребуется ли сила, чтобы привести объект в движение?

5. В воскресенье после обеда Фред отдыхает на диване, смотрит профессиональные футбольные матчи и потребляет много еды. Какое влияние (если вообще есть) эта практика оказывает на его инерцию? Объяснять.

6. Бена Туклоуз преследует по лесу лось, которого он пытался сфотографировать. Огромная масса лосей-быков чрезвычайно устрашает. Тем не менее, если Бен сделает зигзагообразный узор в лесу, он сможет использовать большую массу лося в своих интересах. Объясните это с точки зрения инерции и первого закона движения Ньютона.

7. Два кирпича лежат на краю лабораторного стола.Ширли Шешорт встает на цыпочки и замечает два кирпича. У нее возникает сильное желание узнать, какой из двух кирпичей самый массивный. Поскольку Ширли препятствует вертикальному положению, она не может подняться достаточно высоко и поднять кирпичи; однако она может дотянуться достаточно высоко, чтобы толкнуть кирпичи. Обсудите, как процесс толкания кирпичей позволит Ширли определить, какой из двух кирпичей самый массивный. Какую разницу заметит Ширли и как это наблюдение может привести к необходимому выводу?
Первый закон движения Ньютона
В предыдущей главе исследования было описано множество способов, которыми может быть описано движение (слова, графики, диаграммы, числа и т. Д.)) обсуждалось. В этом модуле (Законы движения Ньютона) будут обсуждаться способы объяснения движения . Исаак Ньютон (ученый 17 века) выдвинул множество законов, объясняющих, почему объекты движутся (или не двигаются) таким же образом. Эти три закона стали известны как три закона движения Ньютона. В центре внимания Урока 1 находится первый закон движения Ньютона, который иногда называют законом инерции .
Первый закон движения Ньютона часто называют
.
Покоящийся объект остается неподвижным, а объект в движении остается в движении с той же скоростью и в том же направлении, если на него не действует неуравновешенная сила.
Два пункта и условие
В этом утверждении есть два пункта или части — один, который предсказывает поведение стационарных объектов, а другой, который предсказывает поведение движущихся объектов. Эти две части представлены на следующей диаграмме.
Поведение всех объектов можно описать, сказав, что объекты имеют тенденцию «продолжать делать то, что они делают» (если на них не действует неуравновешенная сила).В состоянии покоя они будут продолжать пребывать в том же состоянии покоя. Если они движутся со скоростью 5 м / с на восток, они продолжат движение в том же состоянии (5 м / с, восток). Если они будут двигаться со скоростью 2 м / с влево, они продолжат движение в том же состоянии (2 м / с, слева). Состояние движения объекта сохраняется до тех пор, пока объект не подвергается действию неуравновешенной силы. Все объекты сопротивляются изменениям в своем состоянии движения — они склонны «продолжать делать то, что делают».«
Существует важное условие, которое должно быть выполнено, чтобы первый закон был применим к любому данному ходатайству. Состояние описывается фразой «… если на него не действует неуравновешенная сила». Пока силы не разбалансированы, то есть пока силы уравновешены, применяется первый закон движения. Эта концепция сбалансированной и неуравновешенной силы будет обсуждаться более подробно позже в Уроке 1.

Предположим, вы наполнили форму для запекания водой до края и прошли по овальной дорожке, пытаясь пройти круг за наименьшее время.Вода имеет тенденцию выливаться из контейнера в определенных местах на трассе. В общем вода пролилась когда:
контейнер был неподвижен, и вы пытались его переместить
контейнер находился в движении, и вы пытались его остановить
: контейнер двигался в одном направлении, и вы попытались изменить его направление.
Вода проливается при изменении состояния движения контейнера.Вода сопротивлялась этому изменению в своем собственном состоянии движения. Вода имела тенденцию «продолжать делать то, что делала». Контейнер был переведен из состояния покоя на высокую скорость на старте; вода осталась в покое и пролилась на стол. Контейнер был остановлен около финиша; вода продолжала двигаться и пролилась через передний край контейнера. Контейнер был вынужден двигаться в другом направлении, чтобы сделать изгиб; вода продолжала двигаться в том же направлении и пролилась через край.Поведение воды во время круга по трассе можно объяснить первым законом движения Ньютона.
Повседневное применение Первого закона Ньютона
Первый закон движения Ньютона имеет множество применений. Рассмотрим некоторые из ваших опытов в автомобиле. Вы когда-нибудь наблюдали поведение кофе в чашке, наполненной до краев, при запуске автомобиля из состояния покоя или при переводе автомобиля в состояние покоя из состояния движения? Кофе «продолжает делать то, что делает.«Когда вы разгоняете машину из состояния покоя, дорога создает неуравновешенную силу на вращающиеся колеса, чтобы толкать машину вперед; однако кофе (который был в состоянии покоя) хочет оставаться в состоянии покоя. Пока машина ускоряется вперед, кофе остается в в том же положении; впоследствии машина разгоняется из-под кофе, и кофе разливается вам на колени. С другой стороны, при торможении из состояния движения кофе продолжает двигаться вперед на с той же скоростью и в том же направлении , в конечном итоге ударившись о лобовое стекло или приборную панель.Кофе в движении остается в движении.
Испытывали ли вы когда-нибудь инерцию (сопротивление изменениям в вашем состоянии движения) в автомобиле, когда он тормозит до полной остановки? Сила дороги на заблокированные колеса обеспечивает неуравновешенную силу для изменения состояния движения автомобиля, но нет неуравновешенной силы, чтобы изменить ваше собственное состояние движения. Таким образом, вы продолжаете движение, скользя по сиденью в поступательном движении. Человек в движении остается в движении с той же скоростью и в том же направлении… если на него не действует неуравновешенная сила ремня безопасности. Да! Ремни безопасности используются для обеспечения безопасности пассажиров, движение которых регулируется законами Ньютона. Ремень безопасности обеспечивает неуравновешенное усилие, которое переводит вас из состояния движения в состояние покоя. Возможно, вы могли бы предположить, что произойдет, если ремень безопасности не используется.

Есть еще много приложений первого закона движения Ньютона.Ниже перечислены несколько приложений. Возможно, вы могли бы подумать о законе инерции и дать объяснения для каждого приложения.
Кровь приливает к ногам, быстро останавливаясь при езде на спускающемся лифте.
Головку молотка можно закрепить на деревянной рукоятке, ударив нижней частью рукоятки о твердую поверхность.
Кирпич безболезненно разбивают о руку учителя физики, ударив его молотком.(ВНИМАНИЕ: не пытайтесь сделать это дома!)
Чтобы вытолкнуть кетчуп со дна бутылки с кетчупом, его часто переворачивают вверх дном и толкают вниз на высокой скорости, а затем резко останавливают.
Подголовники устанавливаются в автомобилях для предотвращения хлыстовых травм при наезде сзади.
При езде на скейтборде (тележке или велосипеде) вы летите вперед от доски при ударе о бордюр, камень или другой объект, который резко останавливает движение скейтборда.
Попробуйте дома

Приобретите металлическую вешалку, на которую у вас есть разрешение , уничтожить . Раздвиньте плечики. Прикрепите изолентой два теннисных мяча к противоположным концам плечиков, как показано на рисунке справа.Согните вешалку так, чтобы на голове человека была плоская деталь. Концы вешалки с теннисными мячами должны свисать низко (ниже точки балансировки). Наденьте вешалку на голову и уравновесите ее. Затем быстро крутите по кругу. Что делают теннисные мячи?
Примеры инерции
Инерция лучше всего объяснил сэр Исаак Ньютон в его первом законе движения. По сути, закон движения гласит, что неподвижный объект остается в покое, а объект в движении продолжает движение до тех пор, пока на него не действует внешняя сила. Рассмотрим несколько примеров инерции.
Закон инерции
Когда дело доходит до законов движения, инерция — одна из величайших. Инерция сопротивляется изменению движения. Объекты хотят оставаться в покое или движении, если только внешняя сила не вызовет изменения. Например, если вы катите мяч, он будет продолжать катиться, если трение или что-то еще не остановит его силой.Вы также можете подумать о том, как ваше тело продолжает двигаться вперед, когда вы нажимаете на тормоз на велосипеде. Инерция бывает разных типов, проверьте их.
Типы инерции
По инерции не бывает одного типа. Вместо этого вы найдете три разных типа инерции, включая:
Инерция покоя — объект остается там, где он находится, и будет оставаться там, пока вы или кто-то другой не переместит его. (То есть частицы пыли остаются в покое, пока вы не встряхнете ковер.)
Инерция движения — Объект будет двигаться с той же скоростью, пока на него не будет действовать сила. (т.е. тело движется вперед, когда автомобиль останавливается.)
Инерция направления — Объект будет продолжать двигаться в том же направлении, если на него не действует сила. (т. е. движение тела в сторону при резком повороте автомобиля).
Читать об инерции — это здорово, но чтобы понять один из законов движения Ньютона, вам нужно взглянуть на примеры.
Примеры инерции покоя
Теперь, когда вы знаете, что такое инерция покоя, рассмотрим несколько примеров.
Если быстро потянуть, скатерть можно вынуть из-под посуды. Посуда имеет тенденцию оставаться неподвижной до тех пор, пока трение от движения скатерти не слишком велико.
Если в остановившуюся машину ударит движущийся автомобиль сзади, пассажиры внутри могут получить хлыстовые травмы в результате движения тела вперед и отставания головы. Голова испытывает инерцию.
Воздушный шар в машине будет казаться движущимся, когда машина движется вперед, но на самом деле воздушный шар пытается остаться на том месте, где он был, это только машина.
Когда автомобиль резко ускоряется, водители и пассажиры могут чувствовать, как будто их тела движутся назад. На самом деле инерция заставляет тело оставаться на месте, пока машина движется вперед.
Если учетная карточка помещена на стакан с пенни сверху, учетная карточка может быть быстро удалена, в то время как пенни падает прямо в стакан, поскольку пенни демонстрирует инерцию.
Снимая пластырь, лучше потянуть его быстро. Ваша кожа будет оставаться в покое из-за инерции, и сила сдергивает пластырь.
Примеры инерции движения
Объекты в движении остаются в движении или хотят, как в этих примерах.
Ремни безопасности затягиваются в автомобиле, когда он быстро останавливается.
Людям в космосе труднее остановиться из-за отсутствия силы тяжести, действующей против них.
Во время игры в футбол игрока захватили, и его голова ударилась о землю. Удар останавливает его череп, но его мозг продолжает двигаться и поражает внутреннюю часть черепа. Его мозг показывает инерцию.
Если машину врезать прямо в кирпичную стену, она остановится из-за силы, приложенной к ней стеной. Однако водителю требуется сила, чтобы его тело не двигалось, например, ремень безопасности. В противном случае инерция заставит его тело продолжать движение с исходной скоростью, пока на его тело не воздействует какая-то сила.
Когда бейсбольный мяч брошен, он продолжает двигаться вперед, пока на него не действует сила тяжести. Чем больше сила броска, тем тяжелее воздействовать на него гравитации.
Хоккейная шайба будет продолжать скользить по льду, пока на нее не будет воздействовать внешняя сила.
Если при вращении педали на велосипеде вы перестаете крутить педали, велосипед продолжает движение до тех пор, пока его не замедлит трение или сила тяжести.
Автомобиль продолжит движение, даже если вы выключите двигатель.
Если мяч находится на наклонной поверхности и вы отпускаете его, сила тяжести заставит его скатиться по склону. У него есть инерция, и если внизу есть ровная площадка, он продолжит движение.
При входе в здание через вращающуюся дверь, инерция позволит двери ударить вас в спину, если вы не уйдете с дороги.
Если вы катите тележку с чем-то сверху и ударите что-то, что заставит тележку остановиться, то, что находится сверху, может упасть.
Труднее остановить большое транспортное средство, например автобус, чем меньшее транспортное средство, например мотоцикл. У большего объекта больше инерции.
Сотрясение мозга происходит из-за того, что ваш мозг все еще движется, когда внешняя часть черепа остановлена.Это то, что вызывает травму.
Если вы находитесь в поезде, а поезд движется с постоянной скоростью, подброшенная в воздух игрушка поднимется вверх, а затем опустится. Это потому, что у игрушки есть инерция, как у поезда и у вас.
Если автомобиль движется вперед, он будет продолжать движение вперед, если только трение или тормоза не мешают его движению.
Инерция направления
Посмотрите, как объекты остаются в одном направлении, если не применяется другая сила.Изучите примеры инерции направления.
Судно на воздушной подушке может быть сложной задачей, потому что, в отличие от автомобилей, у них нет такого же уровня трения, поэтому инерция заставляет судно на воздушной подушке продолжать движение в том же направлении, не останавливаясь и не поворачиваясь.
Внезапная остановка тележки с предметом наверху приводит к его падению. Инерция вызывает это, заставляя объект продолжать движение в том направлении, в котором он был.
Если вы прыгаете с движущегося автомобиля или автобуса, ваше тело все еще движется в направлении транспортного средства.Когда ваши ноги касаются земли, земля воздействует на ваши ноги, и они перестают двигаться. Вы упадете, потому что верхняя часть вашего тела не остановилась, и вы упадете в том направлении, в котором двигались.
Когда вы перемешиваете кофе или чай и останавливаетесь, вихревое движение продолжается по инерции.
Объекты, которые выходят на орбиту вокруг Земли, например спутники, продолжают двигаться по своей траектории из-за инерции.
Если бросить камень прямо вверх, он не изменится со своего направления.
Инерция позволяет фигуристам скользить по льду по прямой линии.
Если дует ветер, ветви дерева двигаются. Кусок спелого плода, упавший с дерева, по инерции упадет в направлении ветра.
Космические зонды запускаются, чтобы пролететь мимо атмосферы Земли. Затем они движутся по инерции.
Что такое инерция
Посмотрите, сможете ли вы распознать инерцию, когда она возникает в течение дня.Вы можете быть удивлены тем, как часто вы замечаете моменты инерции в своей жизни. Если вас интересуют научные принципы, попробуйте от газа к твердому телу.
Инерция и первый закон движения Ньютона
Первый закон движения Исаака Ньютона описывает поведение массивного тела в состоянии покоя или в равномерном линейном движении, то есть без ускорения или вращения. Первый закон гласит: «Покоящееся тело будет оставаться в покое, а движущееся тело останется в движении, если на него не действует внешняя сила.»
Это просто означает, что вещи не могут запускаться, останавливаться или изменять направление сами по себе. Требуется некоторая сила, действующая на них извне, чтобы вызвать такое изменение. Хотя эта концепция кажется нам простой и очевидной сегодня, во времена Ньютона она был поистине революционным.
Ньютон опубликовал свои законы движения в 1687 году в своей основополагающей работе «Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica» («Математические принципы естественной философии»), в которой он формализовал описание того, как массивные тела движутся под влиянием внешних сил.
Ньютон расширил более раннюю работу Галилео Галилея, который разработал первые точные законы движения масс, по словам Грега Ботуна, профессора физики в Университете Орегона. Эксперименты Галилея показали, что все тела ускоряются с одинаковой скоростью, независимо от размера и массы. Ньютон также раскритиковал и расширил работы Рене Декарта, который также опубликовал свод законов природы в 1644 году, через два года после рождения Ньютона. Законы Декарта очень похожи на первый закон движения Ньютона.
В то время большинство людей считало, что естественное состояние тела — это покой. Было очевидно, что для придания движения покоящемуся телу требуется приложение внешней силы. Однако также считалось, что для удержания тела в движении требуется постоянная внешняя сила. Основываясь на их опыте работы с предметами повседневного обихода, это не было совершенно необоснованным выводом. В конце концов, если ваша лошадь перестанет тянуть, ваша повозка перестанет катиться, а если перестанет дуть ветер, ваша лодка перестанет двигаться.Поэтому люди предполагали, что эти объекты просто возвращаются в свое естественное состояние покоя. Потребовался замечательный рывок интуиции, чтобы понять, что должна действовать внешняя сила, чтобы остановить движение этих объектов.
Рассмотрим случай, когда плоский камень скользит по гладкой поверхности замерзшего озера. Если бы этот камень был полированным мрамором, он скользил бы значительно дальше, чем грубая брусчатка. Очевидно, что сила трения на грубой брусчатке больше, чем на полированном мраморе.Однако, хотя сила трения между мрамором и льдом меньше, чем между необработанным камнем и льдом, она все же не равна нулю.
Что же тогда произойдет, если сила трения станет равной нулю? Гениальный ход Ньютона в этом случае заключался в том, что он осознал, что без наличия внешней силы, такой как трение, действующее на движущееся тело, нет причин для его остановки.
Инерциальные системы отсчета
Это свойство массивных тел сопротивляться изменениям в их состоянии движения называется инерцией, и это приводит к концепции инерциальных систем отсчета. Инерциальная система отсчета может быть описана как трехмерная система координат, которая не ускоряется и не вращается; однако он может находиться в равномерном линейном движении относительно некоторой другой инерциальной системы отсчета. Ньютон никогда явно не описывал инерциальные системы отсчета, но они являются естественным следствием его Первого закона движения.
Когда мы говорим, что тело находится в движении, можно спросить, а что в движении по сравнению с чем? Сможете ли вы голыми руками поймать бейсбольный мяч, разгоняющийся до 100 миль в час? Вы могли бы, если бы вы ехали в поезде, движущемся со скоростью 100 миль в час, и кто-то в этом поезде осторожно подбросил вам мяч.И поезд, и путь существуют в своих собственных инерциальных системах отсчета, и скорость мяча зависит от инерциальной системы отсчета, из которой он просматривается. Если бы вы стояли на платформе, а пассажир в этом поезде выбросил вам мяч в окно, было бы неразумно пытаться поймать его голой рукой.
Первый закон Ньютона в действии
Ракеты, путешествующие в космосе, охватывают все три закона движения Ньютона.
Ракета еще до запуска находится в покое на поверхности Земли.Он будет оставаться в покое бесконечно без воздействия на него какой-либо внешней силы. Первый закон Ньютона также применяется, когда ракета скользит в пространстве без внешних сил, она всегда будет лететь по прямой с постоянной скоростью.
Теперь, когда мы знаем, как ведет себя объект, когда на него не действует внешняя сила, что происходит, когда есть внешняя сила, такая как запуск двигателей, чтобы запустить ракету в космос? Эта ситуация описывается вторым законом движения Ньютона.
Дополнительный отчет от Рэйчел Росс, автора Live Science.
См. Также:
Дополнительные ресурсы
Инерция тела покоя, движения и изменения направления
Наука> Физика > Сила > Первый закон Ньютона
Законы движения Ньютона — это три физических закона, которые вместе заложили основу классической механики. В этой статье мы обсудим первый закон движения Ньютона и концепцию инерции тела.
Утверждение первого закона движения Ньютона:
Каждый материальное тело продолжает оставаться в состоянии покоя или состоянии однородности движение по прямой, если только на него не действует внешняя неуравновешенная сила, изменить состояние движения. Этот закон еще называют законом инерции.
Пояснение: Этот закон состоит из двух частей: первая часть дает нам понятие инерции, а вторая часть помогает нам определить силу.Первая часть указывает на то, что если тело находится в состоянии покоя, оно не может начать движение само. Точно так же, если тело находится в состоянии равномерного движения по прямой линии, оно не может увеличивать или уменьшать свою скорость или не может изменять направление само по себе. Таким образом, каждое тело само по себе не может изменить состояние покоя или состояние равномерного движения по прямой, это неотъемлемое свойство тела называется инерцией тела. Инерция тела зависит от массы тела. Таким образом, масса — это мера инерции тела.
Вторая часть закона помогает нам в определении силы. В первой части мы увидели, что тело не может изменить свое состояние движения само по себе, но для этого требуется некоторая внешняя физическая величина. Эта внешняя физическая величина, которая требуется для изменения состояния движения тела, называется силой.
Концепция инерции тела:
Тенденция тела противодействовать изменению состояния покоя или состояния равномерного движения называется инерцией тела.
Если на тело не действует неуравновешенная сила, то тело в состоянии покоя остается в покое. Эту инерцию иногда называют инерцией покоя.
Если на тело не действует неуравновешенная сила, то тело, равномерно движущееся по прямой линии, остается в равномерном движении по той же прямой. Эту инерцию иногда называют инерцией движения.
Тенденция тела продолжать движение с равномерным движением в линейном направлении называется инерцией направления.
Примеры of Inertia of Rest:
Пример: Монета помещается на гладкую карточку, которая служит крышкой на стакане. Когда карта резко вытягивается в горизонтальном направлении, монета падает в стакан. (Инерция покоя)
Пояснение: Когда карту тянут в горизонтальном направлении, она движется за счет силы тяги. Но поскольку в горизонтальном направлении на монету не действует никакая сила. Монета, изначально находившаяся на карте в покое по инерции, остается в покое.Таким образом отделяется от карты. Теперь опоры внизу нет, карта падает в стекло под действием силы тяжести.
Подробнее Примеры инерции покоя:
Велосипедист, едущий по ровной дороге, не останавливается сразу после того, как перестает крутить педали.
При ударе бойка по нижней части стопки карамбольных монет эта монета только отодвигается, в то время как остальная часть стопки остается в исходном положении.
При ударе палкой по подвесному ковру частицы пыли начинают выходить из него.Когда ковер бьют палкой, ковер приходит в движение. Но из-за инерции частицы пыли остаются в покое. Таким образом они отделяются от ковра.
При тряске или толчке ветвей дерева плоды падают. Когда ветви встряхивают в одном направлении, плоды и листья по инерции остаются в исходном положении из-за инерции покоя. Это вызывает разрушение стебля, и они падают.
Когда пуля попадает в стеклянное окно, в нем образуется дыра.Это потому, что вместе с пулей движется только та часть стекла, где пуля попадает в стекло. Остальная часть по инерции остается на своем месте. Таким образом, пуля может образовывать отверстие в стекле окна из-за инерции оконного стекла.
Фокусник выхватывает скатерть из-под полного набора посуды. Когда скатерть тянут, она приходит в движение, но посуда из-за инерции покоя остается на столе.
Когда пригородный поезд внезапно трогается или останавливается, раздвижные двери некоторых купе могут открываться или закрываться.
Пример инерции движения:
Пример: Когда стационарный автобус начинает движение, пассажиры в автобусе откидываются назад аналогично, когда автобус, движущийся с постоянной скоростью, внезапно останавливается, пассажиры движутся вперед. (Инерция движения)
Пояснение: Когда автобус стоит, пассажиры тоже стоят. Когда автобус начинает движение, часть тела (нижняя часть), контактирующая с автобусом, начинает двигаться, но из-за инерции верхняя часть остается неподвижной, и он откидывается назад.Если он стоит, он упадет назад. Когда автобус движется равномерно по прямой, у пассажиров такое же движение. Когда автобус останавливается, часть тела (нижняя часть), контактирующая с автобусом, останавливается, но по инерции верхняя часть продолжает двигаться вперед и, таким образом, он движется вперед. Если он стоит, он упадет вперед.
Подробнее Примеры:
Когда пассажир выпрыгивает из движущегося поезда, он падает. Это потому, что как только человек покидает движущийся поезд, его скорость такая же, как и у поезда.Когда его ступни соприкасаются с землей, нижняя часть его тела останавливается, но верхняя часть продолжает двигаться с первоначальной скоростью. Это заставляет его падать вперед. Чтобы избежать этого, он должен бежать вперед, пока его скорость не упадет до нуля.
Мяч, брошенный вертикально вверх человеком в движущемся поезде, возвращается ему в руку. Причина в том, что в момент броска мяч двигался вместе с человеком и поездом из-за инерции движения.Таким образом, пока мяч остается в воздухе, и человек, и мяч движутся вперед на одинаковое расстояние. Это заставляет мяч возвращаться в его руку после его возвращения.
Спортсмены бегают перед прыжком в длину, чтобы увеличить свою скорость и, следовательно, инерцию движения. Повышенная инерция движения позволяет ему прыгать на большее расстояние.
Спортсмены (прыгуны в длину / метатели копья / толкатели ядра) часто не могут остановиться перед линией разлома из-за инерции движения: верхняя часть тела спортсмена продолжает двигаться вперед, а нижняя часть останавливается. Таким образом, он не сможет остановиться на линии разлома и пересечь ее.
Пример инерции направления:
Пример: Когда транспортное средство резко поворачивает влево, человека, сидящего внутри транспортного средства, толкают вправо. (Инерция направления)
Объяснение : Когда автомобиль делает резкий левый поворот, он меняет направление. В то время как человек, сидящий внутри, имеет тенденцию двигаться в исходном направлении по инерции.Таким образом, он сдвигается вправо.
Подробнее Примеры:
Когда автобус поворачивает за угол, пассажирам приходится держаться за какую-нибудь опору, чтобы не раскачиваться. Автобус и пассажир оба находятся в движении. Когда автобус меняет направление, пассажиры продолжают двигаться в том же направлении из-за инерции направления. Если пассажиры не будут держаться за какую-то поддержку, их отбросит в том же направлении.
Примечания:
Если тело находится в состоянии покоя, результирующая сила, действующая на тело, равна нулю.
Если тело движется равномерно по прямой линии, то результирующая сила, действующая на тело, равна нулю.
Если тело не находится ни в покое, ни в равномерном движении, то результирующая сила, действующая на тело, не равна нулю.
Если тело меняет направление, то результирующая сила, действующая на тело, не равна нулю.
Если результирующая сила, действующая на тело, равна нулю, то тело должно находиться в состоянии покоя или равномерно двигаться по прямой линии.
Если результирующая сила, действующая на тело, не равна нулю, то тело не находится ни в покое, ни в равномерном движении по прямой.
Остановка движущегося транспортного средства:
Если двигатель автомобиля выключен или задействованы тормоза для остановки автомобиля, автомобиль не останавливается сразу. Иногда водителю приходится задействовать экстренные тормоза. Промежуток времени между обнаружением препятствия и фактическим применением перерыва называется временем реакции или временем обдумывания. Расстояние, пройденное на машине за этот период, называется расстоянием мышления. Промежуток времени между нажатием на тормоза и фактической остановкой автомобиля называется временем торможения.Расстояние, пройденное автомобилем за этот период, называется тормозным путем. Сумма дистанции мышления и тормозного пути называется тормозным путем. Таким образом, чтобы избежать аварии, тормозной путь должен быть меньше расстояния до препятствия с точки зрения его видимости.
Провеивание зерен:
При рассеве зерно отделяется от шелухи. Пропев — это сельскохозяйственный процесс, при котором зерно и лузга отделяются друг от друга. Зерно имеет большую массу, чем шелуха.Таким образом, инерция зерна больше, чем у лузги. Таким образом, для изменения траектории их движения требуется больше силы. При падении с высоты на слабом ветру из-за большей инерции они просто падают вертикально. Частицы шелухи имеют незначительную массу и очень незначительную инерцию. Таким образом, для изменения траектории движения требуется небольшая сила. При падении с высоты на слабом ветру они уносятся по направлению ветра на некоторое расстояние. Таким образом отделяются шелуха и зерно.
Багаж на крыше автобуса привязан:
Багаж рекомендуется связать веревками на крыше автобуса.Когда автобус движется (особенно с высокой скоростью) по дороге, внезапно останавливается или внезапно меняет направление, багаж наверху из-за инерции движения и направления продолжает оставаться в движении или в том же направлении движения. В результате багаж может вылететь с крыши автобуса, если он не привязан веревкой.
Сушка ткани путем встряхивания:
При встряхивании влажной ткани из нее начинают выходить частички воды. Когда ткань встряхивается, ткань приходит в движение. Но из-за инерции частицы воды остаются в покое. Таким образом они отделяются от влажной ткани. Таким образом ткань можно сушить раньше.
А человек, сидящий в машине, пытается сдвинуть машину, прикладывая силу к ее стенкам. Машина двинется?
Первый закон Ньютона гласит: «Каждое материальное тело продолжает оставаться в состоянии покоя или состоянии равномерного движения по прямой линии, если только на него не действует внешняя неуравновешенная сила, изменяющая состояние движения». Таким образом, двое перемещают тело в состоянии покоя, требуется некоторая внешняя неуравновешенная сила.В этом случае сила, прикладываемая человеком, является внутренней. Следовательно, машина не двинется с места.
Примеры, в которых предпочтительна низкая инерция, и пример, где предпочтительна высокая инерция (рекомендуется):
Плотник работает с деревом и гвоздями. Чтобы забить гвозди в древесину, требуется меньшее усилие. Таким образом, рекомендуется низкая инерция молота. Таким образом, столярный молоток является примером малой инерции. Кузнец работает с железом, сталью. Чтобы изменить форму чугуна или стали, требуется большое усилие.Таким образом, рекомендуется высокая инерция молота. Таким образом, кузнечный молот — образец высокой инерции.
Предыдущая тема: Концепция сбалансированной и неуравновешенной силы
Следующая тема Второй закон движения Ньютона
Наука> Физика > Сила > Первый закон движения Ньютона
(PDF) Инерция
7
ИНЕРЦИЯ [В соответствии с «МАТЕРИАЛОМ (пересмотренным)»]
Усилие сила) распознается по его инерционному действию на трехмерные материальные тела.Смещения трехмерной материи —
частиц необходимы для создания инерционных воздействий. Инерционные усилия прикладываются извне макро тела.
Дополнительные искажения, создаваемые инерционными усилиями в поле материи макро-тела, вносятся из
внешних источников. Такие вложения могут осуществляться либо «полевыми усилиями», либо гравитацией, либо движением к нему
внешних макро-тел. Дополнительные искажения (соответствующие инерционному действию) могут быть
, создаваемыми внутри материального поля макро-тела, движением составляющих его трехмерных частиц материи или
прямой передачей дополнительных искажений из материального поля приложения силы. тело »в поле материи
« силопринимающего тела ».Инерционные воздействия на составляющие трехмерные частицы материи макро-тела в пределах его границ
ограничены его полем материи. Они не изменяют состояние движения всего макро-тела.
Следовательно, инерционные действия, ограниченные материальным полем макро-тела, не подчиняются инерционным
действиям всего макро-тела. Внутренние усилия не могут изменить состояние движения макро-тела.
(Поля материи) двух макро-тел различаются дополнительными искажениями, связанными с их
индивидуальными полями материи в пределах их границ.Если взять плоскость, проходящую через оба макротела, мы получим
одного и того же двумерного энергетического поля, проходящего через оба макротела в этой плоскости. Тем не менее, части двумерного энергетического поля
в границах каждой из них искажены соответственно состоянию движения каждой из них и являются
частями их отдельных материальных полей. Следовательно, когда говорится, что на макро-тело действует
другого макро-тела, это означает, что дополнительные искажения в материальном поле одного макро-тела доводятся до
дополнительных искажений в материальном поле другого макро-тела. .3D частицы материи макро
тел не контактируют друг с другом при столкновении макро тел. Когда говорится, что тело макроса
встречается или сталкивается с другим макротелом, это их поля материи, которые встречаются или сталкиваются. В процессе
оба поля материи (являющиеся частью одной и той же решетчатой структуры) пытаются изменить друг друга на
, разделяя общие дополнительные искажения. Столкновение между полями материи, в зависимости от силы столкновения
между двумя макро-телами, передает друг другу часть дополнительных искажений в них.Поскольку передача материального содержания
не происходит, материальное содержание макротел не затрагивается (в обычных случаях).
Введение дополнительных искажений от внешних источников варьирует по величине искажений, уже существующих в материальном поле макро-тела
. Изменение величины искажений изменяет напряжение в точках стыка-
в решетчатых структурах 2D энергетических полей. Напряжение, развиваемое в плечах решетчатого квадрата,
передает часть деформации следующему решетчатому квадрату перед ним.Аналогичные действия повторяются последовательно
вперед в направлении внешнего усилия. Из-за решетчатой структуры материального поля
ни один решетчатый квадрат не может быть деформирован или деформирован изолированно. Благодаря соединению между собой решеток —
квадратов, напряжение в одном из них автоматически передается и распределяется между соседними решетками —
квадратов в той же плоскости.
Дополнительные искажения, вносимые внешним усилием, постепенно поглощаются решеткой —
квадратов поля материи макро-тела, позволяя им деформироваться и искажаться.Решетчатый квадрат,
, ближайший к точке приложения внешнего усилия, искажен на наибольшую величину, решетчатый квадрат
следующий впереди, искажен в меньшей степени, решетчатый квадрат следующий впереди, искажен еще меньше
степень и так далее. Из-за текучести универсальной среды, как только начнется процесс передачи искажений
, он будет продолжаться бесконечно (подобно волновому движению в идеальной жидкости), если не будет изменен.
Фактически, это искажения в решетчатой конструкции, содержащие дополнительную работу, которые передаются
.Составляющие решетки-квадрата перемещаются ровно настолько, насколько это необходимо для хранения работы его доли
. Остальная работа переносится на следующую решетку-решетку и так далее. Во время передачи
искажений каждый решетчатый квадрат двумерного энергетического поля поглощает часть работы, оставаясь в определенной степени в искаженном состоянии
, и передает остальную часть искажения последующим решетчатым квадратам. Как и
, когда все дополнительное искажение, полученное одним решетчатым квадратом, передается следующему, каждый
решетчатый квадрат возвращается в свое исходное состояние.Дополнительные искажения, полученные полем материи, продвигаются
в направлении внешнего усилия, в то время как решетчатые квадраты двумерного энергетического поля остаются на месте в пространстве.
Природа инерционного движения:
Когда макро-тело движется под действием дополнительных искажений в своем поле материи, оно
смещается относительно универсальной среды. Материя-поле макро-тела движется. Передаются дополнительные
перекосов в решетчатых конструкциях.Переносятся трехмерные частицы материи макротела
ньютоновская механика — Первый закон Ньютона: его концепция (силы) инерции все еще полезна и используется?
Понятие инерции действительно полезно в двух отношениях. Я думаю, что ваше представление об этом как о техническом продвижении повседневного слова «ленивец» ( без багажа, данного ему римско-католическим переводом «смертного греха» Ἀκηδία ) как очень близко к . В физике понятие «инерция» имеет два очень похожих использования:
Первый практический, благодаря слабой форме принципа Даламбера.Идея возникает, когда мы смотрим на систему из ускоренной системы отсчета и рассматриваем ее как неускоренную: чтобы удерживать элементы, составляющие систему, «вместе» и «неподвижно» относительно ускоренной системы отсчета, мы воображаем, что каждый компонентов системы прикладывают силу инерции (в смысле, точно описанном Ньютоном в вашей цитате) на систему, которая пытается «оторвать ее» от системы отсчета, в которой происходит наш дискурс. Эта «сила» возникает из-за «лени» каждого компонента, i.е. сопротивление любому изменению своего состояния движения от неускоренного кадра (давайте пока оставим в стороне термин «инерциальный кадр» для этого последнего понятия). Должно быть что-то , привязывающее каждый из компонентов системы к ускоренной раме, чтобы противостоять «силе инерции», которую каждый из компонентов проявляет при «попытке оторваться» от рамы и возобновить равномерное состояние движения. Таким образом, проектируя центробежный насос таким образом, мы представляем себе рабочее колесо неподвижным, но каждая из лопастей прикладывает свою центробежную силу к ступице рабочего колеса, и мы, таким образом, видим, что ступица и лопасти находятся в состоянии напряжение, чтобы противостоять этой центробежной силе, и, соответственно, они должны быть спроектированы так, чтобы они могли быть достаточно сильными, чтобы выдерживать это сопротивление.На неускоренной раме мы просто увидим лопасти, движущиеся по круговой траектории, и, таким образом, мы сделаем вывод, что они ускоряются, поэтому, согласно Ньютону II, мы знаем, что ступица должна тянуть лопасти в радиальном направлении, , т.е. сила, необходимая для создания этого ускоренного движения. Иногда принцип Д’Аламбера рассматривается как простая перестройка второго закона Ньютона и, таким образом, выводится из последнего, но это не так, как обсуждается в ответе QMechanic на вопрос Physics SE «Получение принципа Д’Аламбера».Кроме того, он незаменим в задачах с вращающимся твердым телом. В задачах такого рода, если мы пытаемся работать только в неускоренных системах отсчета, второй закон движения Эйлера становится очень неудобным, потому что тензор инерции $ I $ вращающегося тела постоянно изменяется относительно невращающейся системы отсчета. Намного проще прикрепить нашу рамку к вращающемуся телу, получая таким образом выгоду от постоянного тензора инерции $ I $ и смирившись с силами инерции $ \ omega \ times (I \, \ omega) $ в уравнениях Эйлера $ M = I \, {\ rm d} _t \ omega + \ omega \ times (I \, \ omega) $
Великая теоретическая полезность понятия инерции равна инерционной массе : это понятие полезно просто тем, что отличается от понятия гравитационной массы. Без четкого понимания резких различий между этими двумя понятиями нельзя было бы обсуждать принцип эквивалентности (см. Страницу с этим названием в Википедии). В этой форме понятие инерции является неотъемлемой частью эпистемологии общей теории относительности, поэтому сейчас я сосредоточусь на обсуждении этого использования понятия «инерция».
Итак, теперь мы посмотрим на значение слова «масса»: на самом деле оно имеет два (а возможно, и три) в принципе различных значений:
Что касается «инерции» или «инерционной массы», это мера «лени» или «сопротивления толчку» тела, как обсуждалось выше, i.е. обратно пропорционально его ускорению под действием единичной неуравновешенной силы ( т. Е. обратно пропорционально «реакции» тела на стандартную силу). Таким образом, это понятие выражается величиной $ m_I $ во втором законе Ньютона $ \ vec {F} = m_I \, \ vec {a} $;
Как «константа связи», описывающая, насколько сильно на тело влияет гравитационное поле , то есть , сколько нетто силы единичное гравитационное поле сообщает телу (в ньютоновском понятии гравитации).Таким образом, это понятие выражается величиной $ m_g $, когда мы говорим, что малая пробная масса гравитационной массы $ m_g $ в гравитационном поле $ \ vec {g} $ испытывает силу $ m_g \, \ vec {g} $;
Третье возможное понятие, здесь не очень важное, — это мера «возможности удержания» частицы, как я обсуждаю в своем ответе на вопрос Physics SE «Можно ли измерить массу напрямую, не измеряя ее вес?». Это просто то, как можно сделать тело данной стандартной степени локализации в пространстве и при этом соответствовать принципу неопределенности Гейзенберга.
Тщательно обдумайте первые два и обратите внимание на то, насколько принципиально они различны как понятия. Без дополнительной информации, экспериментальных результатов или постулатов, я надеюсь, вы согласитесь с тем, что нет никакого способа, с помощью которого эти два понятия могли бы априори или доказать или даже предположить, что они одинаковы.
Принцип слабой эквивалентности утверждает, что приведенные выше понятия 1) и 2) одинаковы, и для любого тела независимо от его состава или квантового состояния , мы имеем $ m_I = m_g $ (см. Мою сноску 3).Эти двое не похожи друг на друга. Они точно такие же . Это потрясающее утверждение, и оно до сих пор поражает меня, хотя мне пятьдесят лет и я впервые прочитал об этом, когда мне было четырнадцать (однако мне потребовалось еще шесть лет, чтобы полностью оценить его значение).
Учитывая их огромную концептуальную разницу в качестве физических понятий, любое утверждение, что они одинаковы, должно кодировать реальных, опровергнутых физических положений о гравитации. Это означает, что любая малая масса, независимо от состава или квантового состояния, с заданной начальной скоростью в гравитационном поле должна претерпеть точно такое же движение .Этот принцип был ясно признан многими учеными на протяжении почти полутора тысяч лет. В шестом веке нашей эры Иоанн Филопон (см. Одноименную страницу Wiki) сказал об экспериментах, потенциально опровергающих принцип эквивалентности:
« Но это [мнение Аристотеля о том, что время, необходимое для того, чтобы тело упало на заданное расстояние обратно пропорционально его весу] полностью ошибочно, и наша точка зрения может быть полностью подтверждена фактическим наблюдением более эффективно, чем каким-либо словесным аргумент.Ибо если вы позволите упасть с одной и той же высоты двум гирькам, один во много раз тяжелее другого, вы увидите, что соотношение времени, необходимого для движения, не зависит [исключительно] от веса, но разница во времени очень велика. небольшой. «
Галилей определенно знал принцип эквивалентности, и его знаменитый эксперимент по сбрасыванию шаров разного веса с Пизанской башни почти наверняка в действительности был проведен примерно в 1586 году Саймоном Стевином, сбрасывающим шары с церковной башни в Делфте (см. Обсуждение на вики-странице принципа эквивалентности).
Было проведено множество тщательных экспериментов, проверяющих правильность принципа эквивалентности; среди самых известных — эксперимент Этвёша (см. одноименную страницу в Википедии), а также эксперимент Ньютона (обнаруживший, что маятники одинаковой длины имеют одинаковый период, независимо от длины) и проведенный командиром Аполлона-15 Дэвидом Скоттом. , когда он уронил перо и молот с одной и той же высоты на Луну, чтобы увидеть, как они оба одновременно упали на землю.
А теперь перейдем к общей теории относительности.Эйнштейн был убежден, что принцип эквивалентности приведет его к его ОТО, и с самого начала работы он продолжал возвращаться к этому принципу. Этот принцип очень ярко проявляется в его ранних работах, предшествующих полной статье ОТО 1916 г. В:
А. Эйнштейн, «Uber den Einfluss der Schwerkraft auf die Ausbreiitung des Lichtes», Annalen der Physik, 35 , 1911 г. Английская версия «О влиянии гравитации на распространение света» находится здесь)
он не использует ничего, кроме принципа эквивалентности, очень непосредственно и сам по себе, чтобы получить, с помощью очень простых и ясных аргументов, некоторые важные, легко опровергаемые результаты, которые вытекают из его более поздней статьи 1916 года:
А.Эйнштейн, «Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie», Annalen der Physik, 49 , 1916 (английский перевод «Основы общей теории относительности» находится здесь)
В последней статье, действительно в преподавании ОТО, принцип эквивалентности, кажется, немного отходит на задний план (в значительной степени, в некоторых современных текстах), и часто прямое утверждение эквивалентности массовых представлений затмевается в современных текстах. что-то вроде следующего утверждения:
Касательное пространство к пространственно-временному многообразию решение уравнений поля Эйнштейна является минковским
или
Пространство-время локально по Минковскому
или что-то в этом роде. Это действительно разумное и более сильное утверждение принципа эквивалентности, но, на мой взгляд, оно требует дальнейшего пояснения. На первый взгляд, он сильно отличается от эйнштейновской версии принципа эквивалентности:
Результат любого локального негравитационного эксперимента в свободно падающей лаборатории не зависит от скорости лаборатории и ее местоположения в пространстве-времени
Способ кодирования принципа эквивалентности, на мой взгляд, является одной из причин, по которым инерция не так много обсуждается в теории относительности.EP на самом деле является частью строительных материалов для ОТО: само утверждение, что пространство-время под влиянием «материи» (чего-либо, имеющего энергию и, следовательно, гравитационную массу) является дифференцируемым на , действительно, псевдоримановым многообразием полностью кодирует EP. Таким образом, простой выбор геометрического объекта, прежде чем мы даже задумаемся о том, чтобы записать уравнения поля Эйнштейна или физику, стоящую за ними, полностью кодирует EP. Многообразие локально похоже на евклидово (или, в ОТО, плоское пространство Минковского) пространство: есть другие геометрические объекты, в частности алгебраическое многообразие, которые мы могли бы выбрать для описания «кривизны» пространства-времени и которые носят более общий характер, чем коллекторы и которые НЕ кодируют EP.Чтобы исследовать многообразие и то, почему оно кодирует EP, я приведу свою версию принципа эквивалентности Эйнштейна:
Для любой выбранной положительной точности $ \ epsilon> 0 $ существует такое увеличение $ M $, что если вы посмотрите на пространственно-временное многообразие с этим достаточно большим увеличением, вы увидите лабораторию, неотличимую (с точностью до выбранной точности). из главной каюты корабля Сальвиати
Корабль Сальвиати (см. Страницу Википедии для «Корабля Галилея») был, конечно, мысленным экспериментом, в котором Галилей утверждает невозможность определить, движется ли корабль равномерно, с помощью какого-либо эксперимента, не имеющего отношения к внешним источникам. {- 20} $ секунд.Это система свободного падения, наиболее общая концепция инерциальной системы отсчета или «медленная система отсчета», которая описывает (геодезический) поток в пространстве-времени, возникающий в отсутствие внешних сил, и что любое ускоренное движение относительно этой системы координат требует неуравновешенная сила. Он описывает, как что-то, движущееся в пространстве-времени, «хочет двигаться» и имеет «упорство, чтобы двигаться таким образом», и его неуравновешенная сила заставляет двигаться иначе.
Итак, предположим, что мы находимся на корабле Сальвиати, падаем в свободном падении в однородном гравитационном поле, и принцип эквивалентности не выполняется, и никакая система отсчета не является системой координат Минковского (инерциальной системой отсчета в специальной теории относительности).Бабочки, имеющие другой состав, могли бы ускоряться иначе, чем капли воды из бутылки, а корабельный кот, имеющий совсем другой состав, ускорился бы относительно сцены и давно бы потерялся! Вся сцена может оставаться неизменной, со всеми ее составляющими, оставшимися в одних и тех же относительных положениях, только если соблюдается принцип эквивалентности. Таким образом, мы видим, что концепция дифференцируемого многообразия пространства-времени может содержать , только если верен принцип эквивалентности.
Таким образом, в общей теории относительности всегда есть локальная «инерциальная система отсчета» (мне на самом деле больше нравится слово «система свободного падения»). Мы прошли полный круг: как теперь описать вашу систему координат, когда вы сидите «неподвижно» на поверхности Земли и читаете это? Подумайте о своей попке: вы чувствуете, что ее прижимает сиденье. Вы делаете вывод, что должна быть сила, прижимающая вас к сиденью: на нашем родном языке есть слово для обозначения этой силы: ваш вес , вес . Но это сила инерции в смысле, описанном в самом начале моего ответа.{-2}} $ по направлению к центру Земли. Следовательно, предмет вашего сиденья должен толкать вас вверх с силой $ m \, g $, чтобы вызвать ваше ускорение относительно корабля Сальвиати. Но, конечно, нам легче всего мыслить в системе отсчета, стационарной по отношению к нашему земному дому. Итак, в этой ускоренной системе координат мы чувствуем инерцию наших тел, когда они «пытаются оторваться» и следовать своим естественным, инерционным системам.
См. Замечательный ответ Эдуардо Герраса Валеры на вопрос «Как (или почему) принцип эквивалентности привел к уравнениям поля Эйнштейна?» для более полного описания того, как Эйнштейн, кажется, встроил EP в ОТО — современная концепция многообразия, которую я описал, не была тем, как люди думали о многообразиях во времена Эйнштейна, когда они думали о них как о неизбежно искривленных объектах в многомерном евклидовом пространстве. .Две концепции были показаны как эквивалентные понятия только в 1940-х годах Хасслером Уитни и в 1950-х годах Джоном Нэшем (математиком, изображенным Расселом Кроу в фильме «Прекрасный разум»).
Некоторые теоретики считают, что ВП настолько нетривиальна, что сама ее поломка (фактическая экспериментальная фальсификация) может быть первым местом, где мы видим на практике, что общая теория относительности уступает место более общей, еще не разработанной квантовой теории гравитации. См. Обсуждение в ответе vnb на вопрос Physics SE «Нарушает ли квантовая механика принцип эквивалентности?».Действительно, Пол Дэвис в своей статье «Квантовая механика и принцип эквивалентности» показывает возможную щель: для квантовых частиц, туннелирующих в области гравитационного поля, откуда они классически запрещены, глубина туннелирования зависит от массы частицы. Кроме того, кажется, не решена полностью проблема того, излучает ли электрический заряд на поверхности Земли. См. Ответ Бена Кроуэлла на вопрос Physics SE «Испускает ли постоянно ускоряющаяся заряженная частица электромагнитное излучение?».
Строго говоря, вся физика Принципа эквивалентности будет закодирована утверждением, что $ m_I = \ lambda \, m_g $, где $ \ lambda $ — любая константа, поэтому $ m_I = m_g $ кодирует EP вместе с выбор постоянной масштабирования.