Инерция и первый закон Ньютона

Конспект по физике для 8 класса «Инерция и первый закон Ньютона». Что такое инерциальные и неинерциальные системы отсчёта. Как формулируется первый закон Ньютона. В чём заключается принцип относительности Галилея.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Инерция и первый закон Ньютона

Раздел механики, который называют динамикой, изучает причины движения. Мы знаем, что всякое движение относительно. Для его описания нужно выбрать систему отсчёта. Начнём изучение динамики, выбрав наиболее естественную для нас систему отсчёт — систему, связанную с Землёй.

ЗАКОН ИНЕРЦИИ

В начале XVII в. в результате тщательных опытов по изучению движения тел Г. Галилеем был сформулирован закон инерции, согласно которому если на тело не действуют другие тела, то оно или находится в покое, или движется прямолинейно и равномерно относительно Земли.

Свойство тел сохранять скорость при отсутствии действия на них других тел называют инертностью тела (от лат. inertia — бездеятельность). Движение тела при отсутствии действия на него других тел называют движением по инерции. Из закона инерции следует, что, для того чтобы тело изменило свою скорость относительно Земли, на него должны действовать другие тела. Следовательно, причина ускорения (изменения скорости) заключается в действии других тел.

Сформулировав закон инерции, Галилей сделал великое научное открытие. По существовавшим до него более 2000 лет представлениям, опирающимся на труды Аристотеля, считалось, что естественным положением тела по отношению к Земле является покой. И всякое перемещение тела относительно Земли должно иметь причину — приложенную к телу силу.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

Закон инерции можно считать тем фундаментом, на котором основано учение о движении тел. Известно высказывание И. Ньютона о своих великих предшественниках — Галилее и Копернике. Он говорил: «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов». В конце XVII в. И. Ньютон обобщил выводы Галилея и сформулировал первый из трёх законов: всякое тело продолжает удерживаться в своём состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. В 1687 г. увидела свет книга И. Ньютона «Математические начала натуральной философии», в которой великий учёный сформулировал основные законы движения. Эти законы легли в основу науки, которую называют механикой.

ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА

Системы отсчёта, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными. Связанная с Землёй система отсчёта не единственная инерциальная система. Инерциальных систем бесконечно много. Например, система отсчёта, связанная с любым поездом, движущимся равномерно и прямолинейно относительно Земли, также является инерциальной системой. Тело, находящееся внутри поезда, может изменить свою скорость только под действием других тел. Но если поезд начинает тормозить или двигаться по искривлённому участку пути, то связанная с ним система отсчёта уже не будет являться инерциальной.

Например, лежащее на гладком столе яблоко при торможении поезда начнёт двигаться относительно стола, хотя никаких новых воздействий со стороны других тел яблоко при этом не испытывает. Получается, что в системе отсчёта, связанной с поездом, нарушился закон инерции. Однако если рассматривать движение яблока относительно системы отсчёта, связанной с Землёй, оно при торможении поезда будет продолжать своё движение по инерции.

Системы отсчёта, в которых не выполняется закон инерции, называют неинерциальными. Неинерциальные системы отсчёта — это системы отсчёта, которые движутся с ускорением или вращаются относительно инерциальных систем. В реальной жизни невозможно найти строго инерциальную систему, это понятие является идеализированным.

Систему отсчёта, связанную с Землёй, называют геоцентрической (от греч. gео — Земля), а систему отсчёта, связанную с Солнцем, — гелиоцентрической (от греч. gelios — Солнце). Если изменение скорости или поворот системы отсчёта малы за то время, пока изучается движение тела, то такую систему можно рассматривать как инерциальную. Например, за 1 с Земля поворачивается всего на 0,004 градуса. Поэтому для многих физических явлений геоцентрическую систему можно считать инерциальной.

Известно, что вокруг центра нашей Галактики Солнце делает один оборот за 180 млн лет, или 6 • 1015 с. Можно посчитать, что за 1 с гелиоцентрическая система повернётся на 6 • 10-14 градуса. Поэтому гелиоцентрическую систему отсчёта с очень высокой степенью точности можно считать инерциальной. Она используется для решения задач небесной механики и космонавтики.

ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ГАЛИЛЕЯ

Существует бесчисленное множество инерциальных систем, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Один из важнейших законов классической физики называют принципом относительности Галилея. Он состоит в том, что невозможно каким-либо опытным путём одну инерциальную систему выделить относительно остальных. Законы движения тел во всех инерциальных системах одинаковы.

По этому поводу Галилей писал: «…заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью (только без толчков и качки), так же рыбы будут плавать безразлично в любых направлениях, насекомые летать с одной и той скоростью в разные стороны, капли падать в узкое отверстие, как и раньше! Во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения!»


Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Инерция и первый закон Ньютона».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Инерция и первый закон Ньютона
5 (100%) 1 vote[s]

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *