ІНЕРЦІАЛЬНІ СИСТЕМИ ВІДЛІКУ. ПЕРШИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

ІНЕРЦІАЛЬНІ СИСТЕМИ ВІДЛІКУ. ПЕРШИЙ ЗАКОН НЬЮТОНАКурчинська Д. В.

Проблемне питання • За яких умов тіло (горошина, парашутист) рухається рівномірно прямолінійно відносно Землі?

Рух тіла можна описати лише відносно якогось іншого об'єкту — інших тіл, спостерігача, або за допомогою набору просторово-часових координат. Вони називаються системами відліку.

Інерці́йна систе́ма ві́дліку — система відліку, в якій тіло, на яке не діють жодні сили (або сили, що діють на нього компенсують одна одну, тобто рівнодійна дорівнює нулю), рухається рівномірно й прямолінійно. Або це система відліку, в якій прискорення тіла зумовлене тільки дією на нього сил.

Тіло, на яке не діють інші тіла та поля, називають ізольованим (вільним), а рух ізольованого тіла — рухом за інерцією. У реальності практично неможливо створити умови, коли на тіло нічого не діє, тому рухом за інерцією називають рівномірний прямолінійний рух за відсутності або скомпенсованості дії на тіло інших тіл і полів

Уявіть, що ви сидите в купе потяга, який час від часу набирає швидкість, гальмує, здійснює поворот тощо. Зрозуміло, що СВ, пов’язана з потягом, буде інерціальною тільки тоді, коли потяг рухається рівномірно прямолінійно; в усіх інших випадках вона буде неінерціальною, адже відносно неї явище інерції не спостерігається.

Закон інерції Ґ. Ґалілея став першим кроком у встановленні основних законів класичної механіки. Формулюючи основні закони руху тіл, І. Ньютон назвав цей закон першим законом руху. У сучасній фізиці перший закон механіки Ньютона формулюють так: Існують такі системи відліку, відносно яких тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, якщо на нього не діють жодні сили або якщо ці сили скомпенсовані.

У такому формулюванні перший закон Ньютона: - постулює існування інерціальних СВ (стверджує, що вони існують); - дає можливість з усіх наявних СВ виділити інерціальні СВ; -містить закон інерції (умови рівномірного прямолінійного руху тіла).

принцип відносності Ґалілея Розглядаючи рух тіл у різних інерціальних системах відліку, Ґ. Ґалілей дійшов висновку, який називають принцип відносності Ґалілея: В усіх інерціальних системах відліку перебіг механічних явищ і процесів відбувається однаково за однакових початкових умов

Якщо горошину опустити у високу посудину, наповнену водою, то спочатку вона рухатиметься прискорено, однак через деякий час її швидкість усталиться і решту шляху горошина рухатиметься рівномірно. Річ у тім, що на горошину помітно діють два тіла: вода й Земля. Дія води (сила Архімеда та сила опору середовища) напрямлена вгору, дія Землі (сила тяжіння) – униз. Зі збільшенням швидкості руху горошини сила опору води буде збільшуватися доти, доки вона не зрівноважиться виштовхувальною силою та силою тяжіння. Далі горошина рухатиметься рівномірно. Точно так само через нетривалий час після розкриття парашута встановлюється (стає рівномірним) і рух парашутиста (без урахування поривів вітру). Тіло рухається рівномірно прямолінійно, якщо дії на нього інших тіл скомпенсовані. Проблемне питання • За яких умов тіло (горошина, парашутист) рухається рівномірно прямолінійно відносно Землі?

ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ 1. Поясніть, дії яких тіл компенсуються в таких випадках: а) підводний човен перебуває в спокої у товщі води; б) підводний човен лежить на твердому дні. Відповідь: а) Компенсуються дії Землі (сила тяжіння) і води (сила Архімеда) б) Дія Землі (сила тяжіння) компенсується пружністю дна (сила реакції опори) та виштовхувальною дією води (сила Архімеда). 2. Хлопчик тримає на нитці кульку, наповнену воднем. Дії яких тіл взаємно компенсуються, якщо кулька перебуває в стані спокою? Хлопчик випустив кульку. Чому вона почала рухатися прискорено? Якщо кулька знаходиться в стані спокою, а нитка натягнута, то дія Землі (сила тяжіння) і натяг нитки (сила натягу нитки) компенсуються виштовхувальною дією повітря (сила Архімеда). Якщо хлопчик відпускає нитку, то сила її натягу стає рівною нулю, та інші сили не скомпенсовані.

Поміркуйте:1. За яких умов тіло зберігає швидкість свого руху? Наведіть приклади. 2. Сформулюйте закон інерції. 3. Які СВ називають інерціальними? неінерціальними? Наведіть приклади. 4. Сформулюйте перший закон Ньютона. Що він стверджує? 5. Чи можна, перебуваючи в інерціальній СВ, за допомогою механічних експериментів з’ясувати, рухається ця система чи перебуває у стані спокою?

Дякую за увагу)