Инерция. Первый закон Ньютона.

Инерция. Первый закон Ньютона

СВОБОДНОЕ ТЕЛО. ИНЕРЦИАЛЬНОЕ И НЕИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА.

Инерция

Явление сохранения скорости тела, когда на тело в направлении движения не действуют никакие другие тела, называется инерцией.
Такие случаи практически невозможны, поэтому движение по инерции – это идеальный случай, к которому реальные движения могут приближаться в той или иной мере.

Первый закон Ньютона

С современной точки зрения, такая формулировка неудовлетворительна.
Во-первых, термин «тело» надо заменить на «материальная точка», так как тело конечных размеров в отсутствие внешних сил может совершать и вращательное движение.
Во-вторых, и это главное, Ньютон в своём труде опирался на существование абсолютной неподвижной системы отсчёта, то есть абсолютного пространства и времени, а это представление современная физика отвергает.

Примеры

Инерциальные системы отсчета

Первый закон Ньютона (или закон инерции) из всего многообразия систем отсчета выделяет класс так называемых инерциальных систем.
Так как движение и покой относительны, в различных системах отсчета движение изолированного тела будет разным.
В одной системе отсчета тело может находиться в покое или двигаться с постоянной скоростью, в другой системе это же тело может двигаться с ускорением.

1. Кратко записываем условие задачи.
2. Изображаем условие графически, указав действующие на тело (точку) силы.
3. Корректируем и обозначаем на рисунке систему отсчета.
4. Проводим решение, применяя 1 закон Ньютона.
5. Записываем ответ.

Пример решения: К потолку каюты равномерно идущего теплохода подвешен тяжелый шар. Какое произойдет изменение его положении, если теплоход: а) ускорит ход; б) повернет в сторону; в) уменьшит ход?

Кратко записываем условие задачи.
Изображаем условие графически, указав действующие на шар силы. Рисуем начальные условия. На рисунке сразу обозначаем систему координат.
Проводим общее решение, применяя 1 закон Ньютона.

В соответствии с этим законом, шар будет сохранять состояние равномерного прямолинейного движения относительно Земли. Пока скорость каюты будет постоянной, он будет с точки зрения наблюдателя в каюте, выглядеть неподвижным.

а) Пароход увеличивает скорость.

В системе отсчета, связанной с землей, это будет выглядеть так, как будто бы пароход начал уходить от шара вперед. Движение каюты начнет опережать движение шара и уведет верх подвеса вперед, шар отстанет.

б) Пароход поворачивает в сторону.

В системе отсчета, связанной с землей, это будет выглядеть так, как будто бы пароход начал уходить от шара в сторону, а шар будет оставаться на месте. Движение каюты уведет верх подвеса в сторону, шар отклонится в каюте в сторону, противоположную повороту.

в) Пароход уменьшает скорость.

Шар по инерции будет продолжать движение и уведет низ подвеса вперед. Движение каюты будет отставать от движения шара

Ответ. С точки зрения наблюдателя в каюте при увеличении скорости парохода произойдет отклонение шара назад, при повороте - отклонение в сторону, противоположную повороту, при уменьшении скорости - отклонение вперед.

Связь графиков

Графики движения при отсутствие действия сил – это графики прямолинейного равномерного движения

ИТОГИ:

Рассмотрим задачи:

Здача 1. Лошадь тянет телегу. Сравните модули силы F1 действия лошади на телегу и F2 действия телеги на лошадь при равномерном движении телеги.

1. F1=F2
2. F1>F2
3. F14. F1>>F2

Задача 2. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют ...

1. свободным падением.
2. инерцией.
3. законом сохранения количества движения.
4. законом сохранения скорости.

Задача 3. Утверждение о том, что всякое тело находится в покое или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела или их действия компенсируют друг друга, называется ...

1. первым законом Ньютона.
2. вторым законом Ньютона.
3. третьим законом Ньютона.
4. законом равномерного прямолинейного движения.

Задача 4. На рисунке представлен график зависимости модуля скорости тела от времени для прямолинейно движущегося тела. Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю

Задача 5. На рисунке изображен график зависимости модуля скорости вагона от времени в инерциальной системе отсчета. В течение каких промежутков времени суммарная сила, действующая на вагон со стороны других тел, равнялась нулю, если вагон двигался прямолинейно

0 – t1, t3 – t4
0 – t4
t1 – t2, t2 – t3
Таких промежутков времени нет

Задача 6. Парашютист спускается вертикально с постоянной скоростью 2 м/с. Систему отсчета, связанную с Землей, считать инерциальной. В этом случае

вес парашютиста равен нулю
сила тяжести, действующая на парашютиста, равна нулю
сумма всех сил, приложенных к парашютисту, равна нулю
сумма всех сил, действующих на парашютиста, постоянна и не равна нулю

Задача 7. Самолет летит по прямой с постоянной скоростью на высоте 9 000 м. Систему отсчета, связанную с Землей, считать инерциальной. Какое из следующих утверждений о силах, действующих на самолёт в этом случае, верно?

На самолет не действует сила тяжести.
Сумма всех сил, действующих на самолет, равна нулю.
На самолет не действуют никакие силы.
Сила тяжести равна силе Архимеда, действующей на самолет

Задача 8.. Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. Система отсчета, связанная с автомобилем, тоже будет инерциальной, если автомобиль

движется равномерно по прямолинейному участку шоссе
разгоняется по прямолинейному участку шоссе
движется равномерно по извилистой дороге
по инерции вкатывается на гору