Інерція

Інерція (від лат. inertia - Бездіяльність, відсталість) - властивість тіл зберігати спокій або рівномірний прямолінійний рух, якщо зовнішні впливу на нього відсутні або взаємно скомпенсовані.

1. Формулювання

Існування явища інерції в класичної механіки постулюється Першим законом Ньютона, який також називається Законом інерції. Його класичну формулювання дав Ньютон у своїй книзі " Математичні початки натуральної філософії ":

Усяке тіло продовжує утримуватися в стані спокою або рівномірного і прямолінійного руху, поки й оскільки воно не примушується прикладеними силами змінити цей стан.

Сучасна формулювання закону:

Існують такі системи відліку, щодо яких матеріальна точка при відсутності зовнішніх впливів (або при їх взаємної компенсації) зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху.

Системи відліку, в яких виконується закон інерції, називають інерційних системами відліку (ІСО). Всі інші системи відліку (наприклад, що обертаються або рухаються з прискоренням) називаються відповідно неінерційній. Проявом неінерціальній в них є виникнення фіктивних сил, які називаються "Силами інерції".

2. Історія

Давньогрецькі вчені, судячи з дійшли до нас творів, міркували про причини вчинення та припинення руху. В "Фізики" Аристотеля (IV століття до н. е..) наводиться таке міркування про рух у порожнечі ^[1] :

Однак сам Аристотель вважав, що порожнеча в природі не може існувати, і в іншому його працю, "Механіці", стверджується ^[2] :

Спостереження дійсно показували, що тіло зупинялося при припиненні дії штовхає його сили. Природне протидія зовнішніх сил (сил тертя, опору повітря і т. п.) руху штовхається тіла при цьому не враховувалося. Тому Аристотель пов'язував незмінність швидкості руху будь-якого тіла з незмінністю додається до нього сили.

Тільки через два тисячоліття Галілео Галілей (1564-1642) зміг виправити цю помилку Аристотеля. У своїй праці "Бесіди про два нових науках" він писав ^[2] :

Це судження не можна вивести безпосередньо з експерименту, так як неможливо виключити всі зовнішні впливи (тертя і т. п.). Тому, тут Галілей вперше застосував метод логічного мислення, що базується на безпосередніх спостереженнях і подібний математичного методу докази "від протилежного". Якщо нахил площини до горизонталі є причиною прискорення тіла, що рухається по ній вниз, і уповільнення тіла, що рухається по ній вгору, то, при русі по горизонтальній площині, у тіла немає причин прискорюватися або сповільнюватися, і воно повинно перебувати в стані рівномірного руху або спокою .

Таким чином, Галілей просто і ясно довів зв'язок між силою і зміною швидкості (прискоренням), а не між силою і самою швидкістю, як вважав Аристотель і його послідовники. Це відкриття Галілея увійшло в науку як Закон інерції. Треба відзначити, що Галілей допускав вільний рух не тільки по прямій, але і по колу (мабуть, з астрономічних міркувань). У сучасному вигляді закон інерції сформулював Декарт. Ньютон включив закон інерції в свою систему законів механіки як перший закон.

3. Суміжні поняття

Принцип відносності Галілея: у всіх інерціальних системах відліку всі механічні процеси протікають однаково (якщо початкові умови для всіх тіл однакові). В системі відліку, наведеної в стан спокою або рівномірного прямолінійного руху щодо інерціальної системи відліку (умовно - "спочиває"), всі процеси протікають точно так само, як і в спочиваючої системі.

Слід зазначити, що поняття інерціальної системи відліку - абстрактна модель, то є якийсь ідеальний об'єкт, що розглядається замість реального об'єкта (прикладами абстрактної моделі служать абсолютно тверде тіло або нерозтяжна невагома нитка). Реальні системи відліку завжди пов'язані з яким-небудь об'єктом або об'єктами, і відповідність реально спостережуваного руху тіл в таких системах з результатами розрахунків буде неповним. У той же час точність подібної абстракції в земних умовах дуже велика і обмежується лише величиною викривлення простору-часу, який було передбачено в рамках загальної теорії відносності ( 1915) і вперше зафіксовано в 1919 при дослідженні відхилення світла в гравітаційному полі Сонця.

Інертність - властивість тіла в більшому або меншому ступені перешкоджати зміні своєї швидкості відносно інерціальної системи відліку при впливі на нього зовнішніх сил. Мірою інертності у фізиці виступає інертна маса.

Література

• Лич Дж. У. Класична механіка. М.: Иностр. література, 1961.
• Спаський Б. І.. Історія фізики. М., "Вища школа", 1977.
  • Том 1. Частина 1-а; Частина 2-я
  • Том 2. Частина 1-а; Частина 2-я
• Кокарев С. С. Три лекції про закони Ньютона. Ярославль. СБ праць РНОЦ Логос, вип. 1, 45-72, 2006.

Примітки