Розділ 3. Взаємодія сил § 22. ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. ЯВИЩЕ ІНЕРЦІЇ.
За швидкістю рух може бути рівномірний (тіло рухається зі сталою за значенням і напрямом швидкістю) і нерівномірний (швидкість змінюється із часом), кожен з яких за траєкторією може бути прямолінійним і криволінійним.
Явище інерції широко використовують у побуті й техніці (щоб насадити молоток на ручку, потрібно іншим молотком стукати по торцю ручки, або торцем ручки - по масивному нерухомому предмету; рух молекул газу - кожна молекула в інтервалі часу між двома послідовними зіткненнями з іншими молекулами рухається за інерцією).
У Стародавній Греції високо цінувався гармонійний розвиток розумових та фізичних здібностей людини (вона повинна була вміти щось робити, створювати, творити, володіти знаннями). Пам'ять про такий підхід до оцінки людини збереглася у слові інерція. Це слово походить від латинського «аре» (з лат. - мистецтво, дар) та від'ємної частки. Стародавні греки вважали, що інертна людина (людина без «ареу») існує, а не живе, тому слово «інертний» на той час почало застосовуватися до всього неживого. У стародавніх римлян слово «інертіа» (inertia) вживалося, коли йшлося про нерухомість, бездіяльність.
ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО
1. Наведіть приклади, які показують, що внаслідок взаємодії змінюється швидкість руху обох тіл.
Власну швидкість і напрям руху тіла можуть змінюватися лише під час взаємодії його з іншим тілом.
Спостереження 1. Щоб тіло почало рухатися (тобто набуло швидкості), на нього має подіяти інше тіло.
Якщо на м'яч не діють інші тіла, то він самостійно не змінить власної швидкості (не почне рухатися відносно Землі), але, коли на нього налетить інший м'яч або по ньому вдарять ногою, м'яч почне рухатися; дія магніту на кульку.
Дослід 1. На один із двох візочків, що стоять на рейках, покладемо магніт, а на другий - сталевий брусок; нитка, причеплена позаду кожного з візочків, не дає їм змоги наближатися один до одного; перепалимо нитку; обидва візки почнуть рухатися назустріч один одному (змінюючи свою швидкість від нуля до певного значення). Причиною зміни швидкості є те, що магніт і залізний брусок притягуються один до одного, тобто взаємодіють між собою.
Дослід 2. Штовхнемо кульку, яка лежить па горизонтальному столі; вона почне рухатися рівномірно прямолінійною траєкторією; покладемо магніт попереду кульки на деякій відсталі від траєкторії її руху; внаслідок взаємодії з магнітом сталева кулька не тільки збільшуватиме власну швидкість, а й повертатиме в бік магніту (змінить напрям руху).
Дослід 3. Один кінець пружини прикріпимо до іграшкового автомобіля, другий - до стояка на краю стола, потягнемо за автомобіль у бік від стояка - унаслідок дії руки кінець пружини починає рухатися і вона розтягується; відпустимо автомобіль; розтягнута пружина почне стискатися і надасть йому руху у зворотному напрямі (на початку досліду взаємодіяли між собою рука й автомобіль з пружиною, унаслідок чого вони змінювали швидкість, а пружина розтягувалася; потім взаємодіяли між собою автомобіль і пружина, у результаті чого вони змінювали власну швидкість, а пружина стискалася).
2. Опишіть досліди, які показують, що тіла під час взаємодії деформуються.
Унаслідок взаємодії тіл вони можуть змінити швидкість і напрям свого руху, а також деформуватися (під час взаємодії тіл змінюється швидкість руху окремих їх частин).
Коли тенісний м'яч взаємодіє з ракеткою, внаслідок неоднакового переміщення окремих частин м'яч стискається і деформується (змінює свою форму), також змінює свою форму і ракетка.
3. Куля пробила дошку. Чи подіяла дошка на кулю? Чому?
Куля пробила дошку (відбулася взаємодія кулі з дошкою), унаслідок чого вони деформувалися, а куля ще й змінила власну швидкість руху.
4. На гладенькій льодяній доріжці ковзаняр кидає вперед чималу грудку льоду. Що при цьому відбуватиметься з ковзанярем? Чому?
Ковзаняр впаде, оскільки його верхня частина продовжує рухатися в той час, коли ноги зупинилися через перепону.
5. Що таке інерція?
Тіла мають властивість зберігати швидкість і напрям руху і не можуть миттєво його змінити внаслідок дії іншого тіла. Явище збереження швидкості руху тіла за відсутності дії на нього інших тіл називають інерцією.
Коли тіло на початку вже перебуває в русі, тоді зменшення швидкості руху і зупинка тіла не можуть відбуватися самі по собі, а теж спричиняються дією на нього іншого тіла.
Спостереження 2. Пасажири, ідучи в транспорті, раптом нахиляються вперед під час гальмування або притискаються в бік на крутому повороті.
Спостереження 3. Учень пробігає дистанцію 60 м з максимальною швидкістю; на фініші вже не потрібно бігти; учень не може різко зупинитися, а ще пробігає кілька метрів.
Дослід 4. Візьмемо візок та покладемо на нього брусок; поставимо візок на похилу площину і відпустимо; він рухатиметься вниз, набираючи швидкість, але досягнувши перепони, різко зупиниться; а брусок, який не жорстко зв'язаний з візком, продовжуватиме свій рух далі.
6. Хто відкрив явище інерції?
Явище інерції відкрив італійський учений Галілео Галілей. На основі своїх дослідів і міркувань віл стверджував: якщо на тіло по діють інші тіла, то воно або перебуває у спокої, або рухається прямолінійно и рівномірно (у цьому разі кажуть, що тіло рухається за інерцією).
7. Як рухалося б тіло, якби зовсім не було опору рухові?
Можна припустити, що за відсутності зовнішньої дії тіло зберігатиме швидкість і напрям руху як завгодно довго.
8. Чому не можна вмить зупинити поїзд, автомобіль, мотоцикл, що рухаються?
Автомобіль не може зупинитися миттєво, навіть при вимкненому двигуні або під час гальмування: за інерцією рухається ще певний час. Тому не можна перебігати вулицю перед автомобілем, що наближається (водій не зможе його різко зупинити).