Страница 66 — Глава 2. Взаимодействие тел. § 19. Инерция

Скорость тела относительно Земли изменяется только в результате действия на него другого тела. Примеры: клюшка меняет скорость и направление движения шайбы; кий приводит в движение лежавший на столе бильярдный шар; борт стола меняет направление движения шара; поверхность стола вследствие трения останавливает брусок; тормозные колодки уменьшают скорость велосипеда; ветер изменяет скорость парусной лодки.

Тело движется равномерно и прямолинейно (то есть с постоянной по значению и направлению скоростью), если на него не действуют другие тела (или действия других тел взаимно уравновешены). Это следствие закона инерции, который сформулировал Галилей. Так, шайба на очень гладком льду скользит почти равномерно: чем меньше трение, тем дольше сохраняется её скорость.

Инерцией называют явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел. Примеры: тележка, скатившаяся с горки, продолжает катиться по горизонтальной поверхности и останавливается постепенно; пассажир при резком торможении автобуса по инерции продолжает движение вперёд; водитель не может мгновенно остановить автомобиль — тормозной путь тем больше, чем скользче дорога; стряхнуть воду с рук можно резким движением: капли по инерции продолжают двигаться.

Если на тело не действуют другие тела, то оно сохраняет свою скорость: либо покоится (если скорость была равна нулю), либо движется равномерно и прямолинейно (если скорость не равна нулю). То есть тело движется по инерции с постоянной скоростью по значению и направлению. На практике так движутся тела, когда действием других тел можно пренебречь (шайба на гладком льду, космический корабль с выключенным двигателем вдали от планет).

Признаки движения по инерции таковы. Во-первых, скорость тела не изменяется ни по значению, ни по направлению: тело покоится или движется равномерно и прямолинейно (за равные промежутки времени проходит равные пути по прямой). Во-вторых, никакие другие тела на него не действуют либо их действия взаимно уравновешены. Если скорость меняется, значит, на тело действует другое тело, и движением по инерции это не является. Пример: брусок, скользящий по столу, останавливается, так как на него действует поверхность стола (трение), поэтому он движется не по инерции, а с уменьшающейся скоростью. Движение по инерции — это идеализация: чем меньше внешние воздействия, тем точнее выполняются эти признаки.

Тело сохраняет свою скорость (по значению и направлению), пока на него не подействуют другие тела. Когда автобус начал поворачивать, пассажир по инерции продолжал двигаться в прежнем направлении, поэтому относительно автобуса его отнесло в сторону, противоположную повороту. Раз вас отклонило вправо, автобус повернул налево (совершил левый поворот). Вывод: автобус изменил направление скорости, то есть двигался не прямолинейно, а по искривлённой траектории (вполне возможно, что и с изменением значения скорости).

При торможении на автобус действует дорога (трение колёс), и его скорость быстро уменьшается. Ноги пассажира связаны с полом автобуса силой трения и тоже замедляются, а верхняя часть тела, на которую в этот момент другие тела не действуют, по инерции сохраняет прежнюю скорость и продолжает двигаться вперёд. Поэтому пассажир наклоняется или падает вперёд (по направлению движения). Чтобы этого избежать, нужно держаться за поручень, а в автомобиле пристёгиваться ремнём безопасности.

Правильно буксировать на жёсткой сцепке. Когда тянущий автомобиль тормозит, буксируемый автомобиль без тормозов по инерции продолжает двигаться с прежней скоростью. При гибком тросе трос провисает, и буксируемая машина может догнать переднюю и ударить в неё; кроме того, потом трос резко натягивается и возникают рывки. Жёсткая сцепка не позволяет автомобилям сблизиться и передаёт замедляющее действие переднего автомобиля на задний, поэтому скорость заднего уменьшается вместе со скоростью переднего. Движение при этом должно быть на малой скорости и плавным.

Ход выполнения: положить на стол лист бумаги так, чтобы его край немного выступал за край стола; поставить на лист у края стопку из трёх шашек; взяться за свободный край листа и резким коротким движением выдернуть его горизонтально, не поднимая вверх. Результат: лист выскальзывает, а стопка остаётся на месте (или лишь немного смещается) и опускается на стол.
Объяснение: лист действует на нижнюю шашку силой трения очень короткое время, пока движется. За это малое время скорость шашек практически не успевает измениться: по инерции они сохраняют состояние покоя, так как для изменения скорости нужно время. Шашки друг на друга не действуют по горизонтали, поэтому стопка не рассыпается. При медленном движении листа сила трения действует дольше, шашки приобретают скорость вместе с листом, и стопка падает.