Механика описывает движение и взаимодействие макроскопических тел. Одним из базовых понятий в этом разделе физики является понятие инерции. На его основе был сформулирован первый закон механики Ньютона, устанавливающий существование инерциальных систем отсчета. Определение термина «инерция» — сохранение телами скорости, если на них не действуют другие тела.
Примерами инерции могут служить не только брошенные камни, но и любые другие предметы, движущиеся свободно и необязательно прямолинейно. Раскрученный маховик также вращается некоторое время по инерции, и на этой основе даже существуют игрушки с инерционным механизмом, которые могут довольно долго двигаться после запуска.
Явление инерции далеко не так очевидно, как кажется. Например, для легких тел, вроде пуха, инерция, казалось бы, отсутствует. Более того, со времен Аристотеля считалось, что для того, чтобы тело двигалось равномерно и прямолинейно, необходимо постоянное действие внешней силы.
Лишь в эпоху Возрождения появилось сомнение в правоте античных философов. Г. Галилей сформулировал закон инерции, который звучит следующим образом: в отсутствие влияния других тел тело всегда сохраняет либо состояние покоя, либо прямолинейного и равномерного движения. Поэтому такое движение, которое совершается телом без влияния других тел называется «движением по инерции». В дальнейшем это утверждение было обобщено И. Ньютоном в его первом законе механики.
Заблуждение античных философов базируется на том факте, что в реальном мире, как правило, невозможно создать условия, при которых тело не испытывало бы влияния других тел. Всегда существуют как минимум две силы, воздействующие на движущееся тело: сила тяжести и сила трения. И если влияние силы тяжести можно исключить, двигаясь перпендикулярно ее вектору, то силу трения исключить практически невозможно. Для больших скоростей и для тел большой поверхности (по сравнению с весом) существенное значение также приобретает сила сопротивления воздуха, поэтому формулы движения должны ее учитывать.
Инертность тел
При сравнении движения тел по инерции под действием сопротивления среды можно заметить, что это движение может быть различно, даже если сопротивление среды будет одинаковым.
Например, если взять металлический и пенопластовый шарики одинакового размера, то после броска металлический шарик пролетит значительно дальше пенопластового, хотя начальная скорость и размеры обоих шариков (а значит, и сила сопротивления) будут одинаковы. Различие в поведении шариков здесь объясняется тем, что они имеют различную инертность.
Инертность тел — это свойство, состоящее в том, что для изменения скорости тела требуется некоторое время, тем большее, чем больше инертность тела. Мерой инертности тел является специальная физическая величина — масса.
Именно поэтому металлический шарик пролетит дальше пенопластового: его масса больше, следовательно, его инертность также больше, и одной и той же силе сопротивления требуется больше времени для того, чтобы остановить его.
Что мы узнали?
Инерция — это свойство всех тел, которое заключается в том, что они сохраняют свою скорость, если на них не действуют другие тела. Закон инерции был сформулирован Г. Галилеем и обобщен И. Ньютоном. Для изменения скорости тела обязательно требуется воздействие со стороны другого тела, и это воздействие должно быть тем длительнее, чем больше инертность первого тела. Мерой инертности является масса.
