Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.

Современная формулировка закона:

История

Древнегреческие учёные, судя по дошедшим до нас сочинениям, размышляли о причинах совершения и прекращения движения. В «Физике» Аристотеля (IV век до н. э.) приводится такое рассуждение о движении в пустоте :

Однако сам Аристотель считал, что пустота в природе не может существовать, и в другом его труде, «Механике», утверждается :

Наблюдения действительно показывали, что тело останавливалось при прекращении действия толкающей его силы. Естественное противодействие внешних сил (сил трения, сопротивления воздуха и т. п.) движению толкаемого тела при этом не учитывалось. Поэтому Аристотель связывал неизменность скорости движения любого тела с неизменностью прилагаемой к нему силы.

Только через два тысячелетия Галилео Галилей (1564-1642) смог исправить эту ошибку Аристотеля. В своем труде «Беседы о двух новых науках» он писал :

Это суждение нельзя вывести непосредственно из эксперимента, так как невозможно исключить все внешние влияния (трение и т. п.). Поэтому, здесь Галилей впервые применил метод логического мышления, базирующийся на непосредственных наблюдениях и подобный математическому методу доказательства «от противного». Если наклон плоскости к горизонтали является причиной ускорения тела, движущегося по ней вниз, и замедления тела, движущегося по ней вверх, то, при движении по горизонтальной плоскости, у тела нет причин ускоряться или замедляться, и оно должно пребывать в состоянии равномерного движения или покоя.

Таким образом, Галилей просто и ясно доказал связь между силой и изменением скорости (ускорением), а не между силой и самой скоростью, как считал Аристотель и его последователи. Это открытие Галилея вошло в науку как Закон инерции . Надо отметить, что Галилей допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности (видимо, из астрономических соображений). В современном виде закон инерции сформулировал Декарт . Ньютон включил закон инерции в свою систему законов механики как первый закон .

Смежные понятия

Инертность - свойство тела в большей или меньшей степени препятствовать изменению своей скорости относительно инерциальной системы отсчёта при воздействии на него внешних сил. Мерой инертности в физике выступает инертная масса .

См. также

Литература

• Лич Дж. У. Классическая механика. М.: Иностр. литература, 1961.
• Спасский Б. И. . История физики. М., «Высшая школа», 1977.
  • Том 1. Часть 1-я; Часть 2-я
  • Том 2. Часть 1-я; Часть 2-я
• Кокарев С. С. Три лекции о законах Ньютона. Ярославль. Сб. трудов РНОЦ Логос, вып. 1, 45-72, 2006.

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Антонимы :

Смотреть что такое "Инерция" в других словарях:

- (лат. inertia, от iners безыскусственный). Общее физическое свойство тел: неспособность самопроизвольно изменять свое положение как при покое, так и при движении. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910.… … Словарь иностранных слов русского языка

См. Масса. Философский энциклопедический словарь. 2010. ИНЕРЦИЯ (от лат. inertia – бездействие) – в механике … Философская энциклопедия

Инерция - Инерция ♦ Inertie Как ни парадоксально звучит, но инерция это прежде всего сила – сила тела сохранять свое положение в движении или покое. Действительно, согласно принципу инерции материальный объект сам по себе сохраняет состояние покоя или … Философский словарь Спонвиля

инерция - и, ж. inertie <лат. inertia. 1. Свойство тел сохранять состояние покоя или движения, пока какая н. сила не выведет их из этого состояния. БАС 1. < Лошадь> отдалась силе инерции, которая перенесла ее далеко за канаву. Толст. А. Каренина.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

См. лень … Словарь синонимов

- (от лат. inertia бездействие) (инертность), в механике свойство матер. тел, находящее отражение в 1 м и 2 м Ньютона законах механики. Когда внеш. воздействия на тело (силы) отсутствуют или взаимно уравновешиваются, И. проявляется в том, что тело… … Физическая энциклопедия

То же, что инертность … Большой Энциклопедический словарь

ИНЕРЦИЯ, свойство, присущее любой МАТЕРИИ и являющееся мерой того, как она сопротивляется изменениям своего состояния. Исаак Ньютон сформулировал первый закон движения, который иногда называют законом инерции. Закон гласит, что тело будет… … Научно-технический энциклопедический словарь

ИНЕРЦИЯ, инерции, мн. нет, жен. (лат. inertia бездействие). 1. Свойство тел сохранять первоначальное состояние покоя или равномерного движения, если они не подвержены действию какой нибудь силы (физ.). Закон инерции. Отцепленный вагон продолжал… … Толковый словарь Ушакова

- [нэ ], и, жен. 1. Свойство тел сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока какая н. внешняя сила не изменит этого состояния. Закон инерции. Двигаться по инерции (также перен.). Делать что н. по инерции (перен.: по… … Толковый словарь Ожегова

Жен., лат., физ. покой, недеятельность тел, без внешнего побуждения; косность. Основа косности тел, тяготлнье. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

Книги

• Гравитация. Инерция. Невесомость. Центробежные и гироскопические эффекты энергии взаимодействия системы многих тел. Ферронский В. И. ,

Слово «инерция» ассоциируется у нас с физикой, однако мы часто употребляем его в повседневной жизни безотносительно к данной науке. Давайте же разберемся, что такое инерция.

Значение слова

Данное слово пришло к нам из латинского языка: inertia. Инерция означает «бездействие».

Инерция - это свойство тела сохранять первоначальное состояние покоя или же равномерного движения, когда на него не действуют никакие силы (телега катилась по инерции).

Слово также употребляется и в переносном смысле: инерция обозначает отсутствие инициативы, бездеятельность. В связи с этим в народе распространено выражение «делать что-то по инерции» или «жить по инерции», что означает выполнять какие-то действия по привычке, не прилагая особых усилий. Синонимичным является выражение «плыть по течению».

Также существует прилагательное «инертный». Его, как вы уже догадались, можно заменить словом «бездеятельный».

Инерция в законе Ньютона

Известнейший физик Исаак Ньютон провозгласил о существовании инерциальных систем отсчета, то есть таких, относительно которых движущиеся тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действие других тел компенсируется. Это так называемый первый закон Ньютона. Его еще называют законом инерции, поскольку это явление сохранения скорости прямолинейного равномерного движения (или покоя) тела и называют инерцией.

Есть также и другие системы отсчета, но все они, какими бы ни были - движущимися с ускорением или вращающимися, - будут называться неинерциальными.

Нельзя сказать, что Ньютон был первооткрывателем в данном вопросе, поскольку он опирался на труды Г. Галилея, который первым высказал утверждение, что, если на тело не действует другая сила, это вовсе не значит, что оно покоится. Наоборот, именно состояние равномерного и прямолинейного движения является как бы естественным для тела, а покой — это скорее частный случай такого движения, скорость которого равна нулю. Само это равномерное и прямолинейное движение свободного тела и называется движением по инерции.

Сила инерции

В физике также существует такое понятие, как сила инерции. Данный термин широко применим в механике. Это понятие применяется к Даламберовой, Эйлеровой, Ньютоновой силам.

от лат. inertia – бездействие) – в механике свойство тел при взаимной компенсации внешних воздействий сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Свойство И. предугадывалось уже в атомистич. учении древних. Аристотель допускал мысль о движении по И. при наличии пустого пространства. Но будучи противником мнения атомистов о существовании абсолютно пустого пространства, Аристотель считал, что среда, заполняющая пустое пространство, должна оказывать сопротивление движению, в силу к-рого тела неизбежно останавливаются. Эту мысль Аристотеля догматизировали ср.-век. схоласты, полагавшие, что движение вообще может осуществляться только под действием внешней силы и прекращается, как только сила перестает действовать. Именно против этого утверждения схоластов-догматиков, а не против самого Аристотеля выступил Галилей, к-рый в "Диалогах" сформулировал принцип И. как первый принцип механики. Галилей формулировал принцип И. в непосредств. связи с принципом относительности механич. движения. Действие принципа относительности, согласно к-рому законы механики выполняются как в системе покоящейся, так и в системе, движущейся равномерно и прямолинейно, возможно только при условии действия принципа И. Принцип относительности и принцип И. являются как бы сторонами единого принципа – сохранения движения. Классич. принцип относительности выражает собой инвариантность законов механич. движения, принцип И. – сохранение покоя и равномерного прямолинейного движения. В механике Ньютона принцип И. является особым принципом в системе законов механич. движения, ибо он независим от др. законов механич. движения. И. – фундаментальное свойство всех материальных объектов. Значение этого свойства выходит далеко за пределы чисто механич. законов. Механика имеет дело лишь с частным проявлением инерционных свойств природы. В силу этого понятие И. в системе понятий механики требует своего обоснования вне этой системы. Вот почему в рамках позитивистских теоретико-познават. установок (Мах, Пуанкаре и др.) возникали попытки устранить принцип И. из механики, сведя его к простому следствию из др. законов механики. Тем самым снималась проблема обоснования понятия И., неизбежно ведущая в мир объективно-реальных связей природы. Неудача этих попыток подчеркивает фундаментальность свойства И. Вместе с тем в истории механики известна идея Маха, согласно к-рой И. следует рассматривать как результат влияния отдаленных небесных масс. Рациональное зерно этой идеи состоит в том, что И. как свойство материальных объектов определяется характером взаимодействия между этими объектами. С т. зр. совр. представлений именно полевые взаимодействия определяют инерционные свойства материи. В механике Ньютона инерция рассматривается как постоянное, не меняющееся свойство, изначально присущее атомам. И. трактуется как косность материи и противопоставляется движению. Ньютон вводит понятие массы как количество материи, пропорциональное плотности и объему тела. В силу связи ньютоновского понятия массы с атомизмом масса (количество материи), естественно, выступала как мера И. Причем И. оказалась пропорциональной гравитации, и этот факт, известный еще Ньютону, привел в дальнейшем к принципу эквивалентности поля тяготения и ускоренного движения, положенному Эйнштейном в основу общей теории относительности. В совр. физике сохранилось определение массы как меры И. тел, хотя понятия массы и И. существенно изменились. И. оказалась глубоко связанной с движением. Величина И. движущегося объекта зависит от скорости его движения. Чем больше скорость, тем больше И. тела. Этот факт находит свое выражение в известной зависимости инертной массы движущегося тела (m) от скорости его движения (v) Зависимость И. тела от его движения предугадывалась еще в физике Декарта. Поскольку, согласно воззрению Декарта, пространство заполнено средой, И. тела должна зависеть от его связи со средой, и эта связь будет различной в зависимости от скорости движения тела. Совр. физика отвлекается от механизма инерционных свойств, вскрывая общую связь инертной массы с энергией (Е=mc2). И., будучи "...отрицательным выражением неуничтожимости движения" (Энгельс Ф., Диалектика природы, 1955, с. 1), естественно обнаружила глубокую связь с энергией. Без И. немыслимо движение. Наличие И. обеспечивает саму возможность движения, ибо без его противоположной стороны – И. – движение не могло бы существовать. В широком смысле И. следует рассматривать как свойство всех материальных объектов сохранять присущее им движение и изменять это движение в конечный промежуток времени. В этом широком значении И. выступает как сохранение движения. В понятии И. отражается не только стремление материальных объектов сохранять свое состояние, но и свойство изменять это состояние не сразу, не мгновенно, а в течение опред. времени, величина к-рого конечна и определяется условиями изменения состояния данного объекта. И. глубоко связана с временным характером процессов природы. Принципиальная невозможность бесконечно больших скоростей, иначе говоря, невозможность мгновенных процессов природы, непосредственно вытекает из наличия в природе свойства И. и всеобщности этого свойства. Принцип предельной скорости переноса материальных взаимодействий (принцип постоянства скорости света с) в относительности теории представляет одну из форм проявления инерционных свойств природы. Более широкое понимание И. как принципа сохранения движения приводит к мысли о различных формах проявления инерционных свойств. Уже в области физики масса, выступая в качестве меры И., может принимать качественно своеобразные формы - масса покоя (m0), динамич. масса масса фотонов В области химии и физич. химии инертные свойства отражаются, напр., в известном принципе Ле Шателье - Брауна: система, испытывающая внешнее воздействие, перестраивается таким образом, что при этом возникает противодействие производимому изменению; в силу этого перестройка системы под влиянием внешних воздействий протекает не мгновенно, а в конечный промежуток времени. Инерционные свойства действуют здесь как внутренние свойства системы. Специфич. параметры, характеризующие систему, определяют и специфич. характер действия ее инерционных свойств. Любая форма движения материи в природе имеет свою специфич. форму инертности и без нее немыслима. Наследственность в биологии, торможение в физиологии высшей нервной деятельности могут служить примерами специфич. форм проявления инерционных свойств природы в самом широком значении этого понятия. Лит.: Мах Э., Механика, пер. с нем., СПБ, 1909; Галилей Г. Л., Беседы..., пер. С. Н. Долгова, М.–Л., 1934; его же, Диалог о двух главнейших системах мира..., [пер. с англ.], М.–Л., 1948; Ньютон И., Математические начала натуральной философии, пер. с лат., в кн.: Крылов А. Н., Собрание трудов, [т.] 7, М.–Л., 1936; его же, Мысли и материалы о преподавании механики в высших технических учебных заведениях, М.–Л., 1943; Хайкин С. Э., Что такое силы инерции?, М.–Л., 1939; Декарт Р., Избр. произв., [М.], 1950; "Усп. физических наук", 1952, т. 48, вып. 2; Эйнштейн?., Сущность теории относительности, пер. с англ., М., 1955; Овчинников?. ?., Понятия массы и энергии в их историческом развитии и философском значении, М., 1957. Н. Овчинников. Москва.

Тела не могут самостоятельно приходить в движение или изменять его направление, для этого необходимо воздействие внешней силы. Такое противодействие изменениям называется инерцией, которая просто означает, что тела, находящиеся в покое, остаются в покое, а движущиеся - в движении, пока на них не окажут воздействие внешние силы.

Например, после выключения электрического вентилятора колесо с лопастями продолжает какое-то время быстро вращаться и лишь потом замедляет свой ход и останавливается. Если бы не было трения в подшипниках и аэродинамического сопротивления, колесо вращалось бы неограниченное время и после выключения вентилятора. Однако после того как колесо остановится, оно уже не сможет снова начать самостоятельно вращаться. Для того чтобы вентилятор начал работать, необходима внешняя сила,

в данном случае электродвигатель. Стремление всех тел сохранять состояние движения или покоя объясняет, почему пассажиры, стоящие в проходе поезда, начинают падать назад или вперед в те моменты, когда поезд трогается или останавливается (рисунки сверху и снизу).

С тех пор как греческий философ Аристотель более 2000 лет назад ввел понятие инерции, многие великие мыслители ломали себе голову над ее смыслом. В 1635 году итальянский физик Галилео Галилей выполнил серию экспериментов с шарами, скатывающимися по наклонной плоскости, что позволило ученому впервые сформулировать понятие инерции в современном ее понимании. Основываясь на работах Галилея, Исаак Ньютон обобщил свои наблюдения в области инерции в первый из трех законов механики, носящих его имя.

Покоящиеся тела

Как показано на рисунке над текстом, пассажиры были застигнуты врасплох, когда поезд начал движение, и они начинают падать назад. Диаграмма справа показывает, что силу, препятствующую падению пассажиров, передает ручной ремень, в то время как сила тяжести держит их на месте. Пассажиры реагируют на ускорение так, как будто невидимая сила тянет их назад.

Движущиеся тела

Когда движущийся поезд замедляет свой ход, его тормоза создают силу, направленную противоположно направлению движения {голубая стрелка). Так как на пассажиров, стоящих внутри поезда, тормозящая сила не действует, они продолжают движение и начинают падать вперед. Сила, передаваемая через ручной ремень, и сила тяжести останавливают падение пассажиров. Резкое торможение поезда создает у пассажиров ощущение, что какая-то сила толкает их вперед.

Эксперимент Галилея

Наблюдая за шарами, перекатывающимися по наклонным плоскостям, Галилей правильно сформулировал понятие инерции. При отсутствии трения, замедляющего движение тел, шарик, скатывающийся по наклонной плоскости, продолжал бы качение вверх по другой наклонной плоскости {верхний рисунок) до тех пор, пока его кинетическая энергия (энергия движения) не была бы полностью израсходована на преодоление силы тяжести. В среднем примере шарик перемещается вдоль второй наклонной плоскости дальше, чем в верхнем, так как вторая наклонная плоскость не столь крута. Галилей сделал вывод, что если бы угол наклона второй наклонной плоскости стал бы еще меньше, шарик прокатился бы еще дальше, прежде чем уступить силе тяжести. А если бы вторая плоскость была бы горизонтальной, как в нижнем примере, сила тяжести не влияла бы на движение и шарик катился бы вечно.

Из повседневного опыта мы можем подтвердить следующее умозаключение: скорость и направление движения тела могут меняться лишь во время его взаимодействия с другим телом. Это порождает явление инерции, о котором мы и поговорим в этой статье.

Что такое инерция? Пример жизненных наблюдений

Рассмотрим случаи, когда какое-нибудь тело на начальном этапе эксперимента уже пребывает в движении. Позже мы увидим, что уменьшение скорости и остановка тела не могут происходить самовольно, ведь причиной тому является действие на него другого тела.

Вы, наверное, не единожды наблюдали, как пассажиры, которые едут в транспорте, вдруг наклоняются вперед во время торможения или прижимаются на бок на крутом повороте. Почему? Объясним далее. Когда, к примеру, спортсмены пробегают определенную дистанцию, они пытаются развить максимальную скорость. Пробежав финишную черту, уже можно и не бежать, однако нельзя резко остановиться, а поэтому спортсмен пробегает еще несколько метров, то есть совершает движение по инерции.

Из вышеперечисленных примеров можно сделать вывод, что все тела имеют особенность сохранять скорость и направление движения, не будучи в состоянии при этом мгновенно их изменить впоследствии действия иного тела. Можно предположить, что при отсутствии внешнего действия тело сохранит и скорость, и направление движения как угодно долго. Итак, что такое инерция? Это явление сохранения скорости движения тела при отсутствии воздействия на него других тел.

Открытие инерции

Такое свойство тел открыл итальянский ученый Галилео Галилей. На основе своих экспериментов и рассуждений он утверждал: ежели тело не взаимодействует с иными телами, то оно либо пребывает в состоянии спокойствия, либо движется прямолинейно и равномерно. Его открытия вошли в науку как Закон инерции, однако более детально сформулировал его Рене Декарт, а уж Исаак Ньютон внедрил в свою систему законов.

Интересный факт: инерция, определение которой привел нам Галилей, рассматривалась еще в Древней Греции Аристотелем, но из-за недостаточного развития науки, точной формулировки приведено не было. гласит: существуют такие
системы отсчета, относительно которых тело, которое движется поступательно, сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют иные тела. Формула инерции в едином и обобщенном виде отсутствует, но ниже мы приведем множество иных формул, раскрывающих ее особенности.

Инертность тел

Все мы знаем, что автомобиля, поезда, корабля или других тел увеличивается постепенно, когда они начинают двигаться. Все вы видели запуск ракет по телевизору или взлет самолетов в аэропорту - они увеличивают скорость не рывками, а постепенно. Наблюдения, а также повседневная практика говорят о том, что все тела имеют общую особенность: скорость движения тел в процессе их взаимодействия меняется постепенно, а поэтому для их изменения необходимо некоторое время. Эта особенность тел получила название инертности.

Все тела инертны, но не у всех инертность одинакова. Из двух взаимодействующих тел она будет выше у того, которое обретет меньшее ускорение. Так, к примеру, при выстреле ружье приобретает меньшее ускорение, чем патрон. При взаимном отталкивании взрослого конькобежца и ребенка взрослый получает меньшее ускорение, чем ребенок. Это свидетельствует о том, что инертность взрослого человека больше.

Для характеристики инертности тел ввели особенную величину - массу тела, ее принято обозначать буквой m . Дабы иметь возможность сравнивать массы различных тел, массу кого-нибудь из них необходимо учесть за единицу. Ее выбор может быть произвольным, однако она должна быть удобной для практического употребления. В системе СИ за единицу взяли массу специального эталона, изготовленного из твердого сплава платины и иридия. Она носит всем нам известное название - килограмм. Следует отметить, что инерция твердого тела бывает 2-х видов: поступательная и вращательная. В первом случае мерой инерции является масса, во втором - момент инерции, о котором мы поговорим позже.

Момент инерции

Так называют скалярную физическую величину. В системе СИ единицей измерения момента инерции является кг*м 2 . Обобщенная формула следующая:

Здесь m i - это масса точек тела, r i - это расстояние от точек тела до оси z в пространственной системе координат. В словесной интерпретации можно сказать так: момент инерции определяется суммой произведений элементарных масс, умноженных на квадрат расстояния до базового множества.

Есть и другая формула, характеризующая определение момента инерции:

Здесь dm - масса элемента, r - расстояние от элемента dm до оси z . Словесно можно сформулировать так: момент инерции системы материальных точек или тела относительно полюса (точки) - это алгебраическая сумма произведения масс материальных точек, составляющих тело, на квадрат расстояния их до полюса 0.

Стоит упомянуть, что существует 2 вида моментов инерции - осевые и центробежные. Есть также такое понятие, как главные моменты инерции (ГМИ) (относительно главных осей). Как правило, они всегда различны между собой. Ныне можно рассчитать моменты инерции для многих тел (цилиндра, диска, шара, конуса, сферы и проч.), однако не будем углубляться в уточнение всех формул.

Системы отсчета

В 1-ом законе Ньютона шла речь о равномерном прямолинейном движении, которое можно рассматривать только в определенной системе отсчета. Даже приближенный анализ механических явлений показывает, что закон инерции выполняется далеко не во всех системах отсчета.

Рассмотрим простой эксперимент: положим мяч на горизонтальный столик в вагоне и понаблюдаем за его движением. Если поезд будет находиться в состоянии спокойствия относительно Земли, то и мяч сохранит спокойствие до тех пор, пока мы не подействуем на него иным телом (например, рукой). Следовательно, в системе отсчета, что связана с Землей, закон инерции выполняется.

Представим, что поезд будет ехать относительно Земли равномерно и прямолинейно. Тогда в системе отсчета, что связана с поездом, мяч сохранит состояние спокойствия, а в той, что связана с Землей, - состояние равномерного и прямолинейного движения. Следовательно, закон инерции выполняется не только в системе отсчета, связанной с Землей, но и во всех других, движущихся относительно Земли равномерно и прямолинейно.

Теперь представим, что поезд быстро набирает скорость либо круто поворачивает (во всех случаях он движется с ускорением относительно Земли). Тогда, как и раньше, мяч сохраняет равномерное и которое он имел до начала ускорения поезда. Однако относительно поезда мяч сам по себе выходит из состояния спокойствия, хотя и нет тел, которые бы выводили его из него. Это значит, что в системе отсчета, связанной с ускорением движения поезда относительно Земли, закон инерции нарушается.

Итак, системы отсчета, в которых выполняется закон инерции, получили название инерциальных. А те, в которых не выполняется, - неинерциальных. Определить их просто: если тело движется равномерно и прямолинейно (в отдельных случаях - это спокойствие), то система инерциальная; если движение неравномерное - неинерциальная.

Сила инерции

Это довольно многозначное понятие, а поэтому попытаемся как можно более детально его рассмотреть. Приведем пример. Вы спокойно стоите в автобусе. Внезапно он начинает двигаться, а значит, набирает ускорение. Вы мимо воли отклонитесь назад. Но почему? Кто вас потянул? С точки зрения наблюдателя на Земле вы остаетесь на месте, при этом выполняется 1-ый закон Ньютона. С точки зрения наблюдателя в самом автобусе, вы начинаете двигаться назад, будто под какой-либо силой. На самом деле ваши ноги, которые связаны силами трения с полом автобуса, поехали вперед вместе с ним, а вам,
теряя равновесие, пришлось падать назад. Таким образом, для описания движения тела в неинерциальной системе отсчета необходимо вводить и учитывать дополнительные силы, что действуют со стороны связей тела с такой системой. Эти силы и есть силы инерции.

Необходимо учесть, что они фиктивны, ибо нет ни единого тела либо поля, под действием которого вы начали двигаться в автобусе. Законы Ньютона на силы инерции не распространяются, однако их использование наряду с "настоящими" силами позволяет описывать движение у произвольных неинерциальных систем отсчета при помощи различных инструментов. В этом состоит весь смысл ввода сил инерции.

Итак, теперь вы знаете, что такое инерция, момент инерции и инерциальные системы, силы инерции. Двигаемся далее.

Поступательное движение систем

Пусть на некое тело, находящееся в неинерциальной системе отсчета, движущееся с ускорением а 0 относительно инерциальной, действует сила F. Для такой неинерциальной системы уравнение-аналог второго закона Ньютона имеет вид:

Где а 0 - это ускорение тела с массой m , что вызвано действием силы F относительно неинерциальной системы отсчета; F ін - сила инерции. Сила F в правой части является «настоящей» в том понимании, что это результирующая взаимодействия тел, зависящая только от разности координат и скоростей взаимодействующих материальных точек, которые не меняются при переходе от одной системы отсчета к другой, движущейся поступательно. Поэтому не меняется и сила F. Она инвариантна относительно такого перехода. А вот F ін возникает не по причине а из-за ускоренного движения системы отсчета, из-за чего она меняется при переходе к другой ускоренной системе, поэтому не является инвариантной.

Центробежная сила инерции

Рассмотрим поведение тел в неинерциальной системе отсчета. XOY вращается относительно инерциальной системы, коей будем считать Землю, с постоянной угловой скоростью ω. Примером может послужить система на рисунке ниже.

Выше изображен диск, где закреплен радиально направленный стержень, а также надет синий шарик, "привязанный" к оси диска эластичной веревкой. Пока диск не вращается, веревка не деформируется. Однако при раскручивании диска шарик понемногу растягивает веревку до тех пор, пока сила упругости F ср не станет такой, что равна произведению массы шарика m на ее нормальное ускорение a п = -ω 2 R, то есть F ср = -mω 2 R , где R - это радиус круга, который описывает шарик при вращении вокруг системы.

Ежели угловая скорость ω диска останется постоянной, то и шарик прекратит движение относительно оси OX. В этом случае относительно системы отсчета XOY, которая связана с диском, шарик будет находиться в состоянии спокойствия. Это объяснится тем, что в этой системе, помимо силы F ср, на шарик действует сила инерции F cf , которая направлена вдоль радиуса от оси вращения диска. Сила, имеющая вид, как в формуле, представленной ниже, называется инерции. Возникать она может только во вращающихся системах отсчета.

Сила Кориолиса

Оказывается, когда тела двигаются относительно вращающихся систем отсчета, на них, помимо центробежной силы инерции, действует еще одна сила - Кориолиса. Она всегда перпендикулярна к вектору скорости тела V, а это означает, что она не выполняет никакой работы над этим телом. Подчеркнем, что сила Кориолиса проявляет себя лишь тогда, когда тело движется относительно неинерциальной системы отсчета, которая осуществляет вращение. Ее формула выглядит следующим образом:

Поскольку выражение (v*ω) является векторным произведением приведенных в скобках векторов, то можно прийти к выводу, что направление силы Кориолиса определяется правилом буравчика по отношению к ним. Ее модуль равен:

Здесь Ө - это угол между векторами v и ω .

В заключение

Инерция - это удивительное явление, которое ежедневно преследует каждого человека сотни раз, пусть мы и сами не замечаем этого. Думаем, что статья дала вам важные ответы на вопросы о том, что такое инерция, что такое сила и моменты инерции, кто открыл явление инерции. Уверены, вам было интересно.