Сили в механіці. Інерціальні системи відліку

 1. Що вивчає динаміка?

Як відомо, вид механічного руху того чи іншого тіла залежить від прискорення, з яким рухається це тіло. Чому ж рух відбувається з різними прискореннями? Відповісти на це запитання можна, лише вивчивши причини, що зумовлюють прискорення тіла.

Розділ механіки, у якому вивчаються причини, що зумовлюють прискорення, називають динамікою.

Основне завдання динаміки — вивчити взаємодію тіл, з’ясувати закони, завдяки яким відбувається рух тіл, і на підставі цих законів уміти визначати положення певного тіла в довільний момент часу.

2. За яких умов тіло зберігає свою швидкість постійною?

Як відомо, тіло змінює свою швидкість лише внаслідок дії на нього іншого тіла. Наприклад, якщо піднести магніт до нерухомого сталевого візка, то візок почне рухатися. А оскільки тіло змінило свою швидкість, отже, воно дістало прискорення.

Причина прискорення тіла — дія на нього іншого тіла.

Отже, якщо на тіло не діє інше тіло, то перше тіло або перебуває в стані спокою, або рухається рівномірно й прямолінійно.

Але в природі немає тіл, які б не піддавалися дії інших. Усі тіла, що знаходяться біля поверхні Землі, взаємодіють із нею (притягуються). Наприклад, брусок, що лежить на столі, притягується Землею, але залишається у стані спокою, тому що дія з боку Землі скомпенсована дією з боку стола.

Таким чином, можна зробити висновок: тіло перебуває в стані спокою, якщо дія інших тіл на це тіло скомпенсована.

Після розкриття парашута рух парашутиста буде рівномірним, незважаючи на притягання Землі.

Притягання парашутиста до Землі компенсується взаємодією парашута з повітрям.

Тіло рухається прямолінійно й рівномірно, якщо дія інших тіл на це тіло скомпенсована.

Явище збереження швидкості тіла постійною (зокрема, швидкості, що дорівнює нулю) називають інерцією (від латинського слова inertia— «нерухомість», «бездіяльність»).

3. Який рух називають рухом за інерцією?

Майже 2 500 років тому давньогрецький учений Аристотель стверджував: щоб тіло рухалося, його необхідно весь час «рухати», причому, чим більша швидкість тіла, тим більше зусиль потрібно докласти. Саме вплив одного тіла на інше Аристотель назвав силою.

За Аристотелем, сила — причина руху.

Великий італійський учений Галілео Галілей першим з учених перейшов від спостережень до дослідів. Вивчаючи рух тіл в умовах максимального зменшення сили тертя (Галілей експериментував з кулями, які скочувалися з похилого жолоба), учений сформулював закон, названий «законом інерції»:

якщо на тіло не діють інші тіла, то воно зберігає стан спокою або рухається прямолінійно та рівномірно.

Здатність тіл зберігати свою швидкість незмінною, якщо на них не діють інші тіла, називають явищем інерції.

Рухом за інерцією можна вважати рух шайби після удару ключкою, рух кулі по доріжці під час гри в боулінг. За інерцією через голову коня летить вершник, якщо кінь спіткнувся; за інерцією перелітає через кермо велосипеда спортсмен, який через необережність наїхав на перешкоду.

4. Інертність

Про тіло, що внаслідок взаємодії дістає менше прискорення, тобто за час взаємодії менше змінює свою швидкість, говорять, що воно більш інертне, ніж друге із двох тіл, які взаємодіють. Менш інертним є те тіло, що за час взаємодії більше змінює свою швидкість, тобто дістає більше прискорення. Але будь-якому тілу для зміни швидкості потрібен певний час. У жодного тіла, при жодній взаємодії швидкість не може змінитися миттєво. Ця властивість тіл називається інертністю.

Інертність — це властивість, яка характерна для всіх тіл і полягає в тому, що для зміни швидкості тіла потрібен час.

Необхідно звернути увагу учнів на те, що інертність — це властивість тіла.

Миттєве збільшення чи зменшення швидкості тіла є нереальним. Так, швидкість руху автомобілів і потягів, що рушають з місця, наростає поступово. Швидкість ракети-носія під час старту із Землі змінюється не ривком, а поступово. Поступово зростає і швидкість лижника під час спуску з гори. Так само поступово змінюється і швидкість тіл під час гальмування: не можуть зупинитися миттєво спортсмен на фініші, автомобіль на розі, потяг перед семафором.

5. Сили в механіці

Види сил в механіці

Прилад для вимірювання сили – динамометр.

Зробити опорний конспект, виконати наступний тест