На главную
Физика - одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке. Данный ресурс поможет эффективно и интересно изучать физику. Учите физику!
   

Обучение и материалы
Физический справочник
Формулы по физике
Шпаргалки по физике
Энциклопедия
Репетиторы по физике
Работа для физиков
Быстрый устный счет
Виртуальные лабораторные
Опыты по физике
ЕГЭ онлайн
Онлайн тестирование
Ученые физики
Необъяснимые явления
Ваша реклама на сайте
Разное
Контакты
Спецкурс
Фейнмановские лекции

В мире больших скоростей

Введение в теорию относительности

Лекции по биофизике
Лекции по ядерной физике
Ускорение времени...
Лазеры
Нанотехнологии
Книги
полезное
Смешные анекдоты о физике
Готовые шпоры по физике
Физика в жизни
Ученые и деньги
Нобелевские лауреаты
Фото
Видео
Карта сайта
На заметку
Если вам понравился сайт, предлагаем разместить нашу кнопку
Кнопка сайта All-fizika.com
Компьютерные программы
по физике
Программы по физике


Физика и юмор
Физика и юмор


Онлайн тестирование
по физике
Онлайн тестирование по физике



-









6. Закон инерции

В том, что в природе движения не существует, элеаты не сумели убедить никого. Весьма своеобразным было возражение Диогена, который в споре с элеатами начал молча ходить, наглядно показав существование движения. Но античные философы не сумели открыть законы движения. Даже такие понятия, как скорость неравномерного движения и ускорение, были им неизвестны.
 
Большинство античных философов считало, что все законы природы можно открыть с помощью размышлений и логических схем. Значение опыта они недооценивали. Опыт, по их мнению, был физическим трудам, заниматься которым уместно было лишь рабам. Последующие полторы тысячи лет также не принесли ничего существенно нового. Только Галилей воздал должное опыту, как средству изучения природы. Открытые им законы движения дополнил Исаак Ньютон и опубликовал их в 1687 г. в своем знаменитом труде «Математические начала натуральной философии». С тех пор эти законы носят имя Ньютона.
 
Рассмотрим подробнее первый закон Ньютона, так называемый закон инерции.
 
Каждое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не заставят его изменить это состояние. Другими словами, свободное тело (т. е. тело, на которое не действует какая-либо сила) сохраняет свою скорость.
 
На первый взгляд кажется, что закон инерции противоречит нашему повседневному опыту. Что произойдет с мчащейся по ровной дороге автомашиной, когда у нее откажет мотор? Движение ее будет постепенно замедляться, пока совсем не прекратится. Исчезла движущая автомашину сила, и она остановилась. И так с каждым телом. Достаточно движущееся тело предоставить самому себе, как его движение вскоре прекратится. Это люди заметили уже с давних времен. Некоторые античные философы отсюда сделали вывод, что свободное тело не меняет своего положения в пространстве. Закон же инерции Галилея — Ньютона говорит, что свободное тело не меняет своей скорости, т. е. оно движется без ускорения, равномерно и прямолинейно. Кто прав, античные философы или Галилей и Ньютон? Одни только логические рассуждения при решении этого вопроса вряд ли нам помогут. Почему свободные тела должны предпочитать именно прямолинейное движение? Быть может, в действительности они стремятся двигаться по окружностям, как думал, например, Аристотель? Или же закон инерции надо определить так: свободное тело не меняет своего ускорения.
 
Какой из всех этих законов инерции выбрать? Какой из них отражает истинные механические движения, происходящие в природе? Ответ может дать только наблюдение природы, изучение существующих в мире движений.
 
Однако проведение опытов по проверке закона инерции встречает серьезные трудности: закон говорит о свободных телах, а в природе мы не можем найти ни одного тела, которое не подвергалось бы воздействию сил. На каждое тело действует сила тяжести, движению препятствует трение и сопротивление воздуха. Но что произошло бы с движущейся автомашиной, если  бы не  было сопротивления воздуха и трения, на это сразу не ответишь. Возникает противоречие. Справедливость закона инерции нельзя проверить ни чисто логическими рассуждениями, ни путем прямого эксперимента. Почему же мы можем все-таки утверждать, что закон Галилея — Ньютона является законом природы? Это следует, хотя и не непосредственно, из очень многих наблюдений и опытов.
 
Известно, например, что планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Математические расчеты, которые мы не будем здесь излагать, показывают, что из эллиптической формы орбит планет следует закон инерции Галилея — Ньютона.
 
С 1957 г. можно считать закон инерции подтвержденным и экспериментом, при том с большой точностью. Речь идет об искусственных спутниках Земли. Объясним это подробнее.
 
Вообразим себе, что мы поднялись на высоту около 1000 км, где атмосфера практически полностью отсутствует. У нас с собой пушка, из которой выстрелим снаряд в горизонтальном направлении. Снаряд будет двигаться по инерции. Так как на снаряд действует притяжение Земли, он опишет в пространстве дугу и упадет на поверхность Земли. Чем больше скорость снаряда, тем больший путь он пролетит, прежде чем упадет на Землю. Однако, если начальная скорость снаряда будет составлять 8 км/сек, он никогда не вернется на земную поверхность, а будет двигаться вокруг Земли. Образно говоря, снаряд все время будет падать на Землю, но благодаря своей большой скорости в горизонтальном направлении будет проходить мимо нее.
 
Именно так движутся спутники вокруг Земли. Их движение состоит из двух компонентов: компонент, направленный к Земле, обусловлен силой тяжести, движение же в горизонтальном направлении происходит по инерции. То, что спутники могут находиться в полете годами и покрывать при этом десятки миллионов километров, является убедительным подтверждением закона инерции. В наше время мы можем сказать, что произведен опыт по осуществлению почти инерциального движения на протяжении миллионов километров, о чем ни Галилей, ни Ньютон не могли и мечтать. Если бы отсутствовало то ничтожное сопротивление воздуха и другие причины, из-за которых спутник в конце концов падает на Землю, то движение спутника продолжалось бы бесконечно долго. То, что спутник, кроме движения по инерции, движется еще и под действием силы тяжести, здесь несущественно.

Маленькое изображениеГалилео Галилей

Маленькое изображениеИсаак Ньютон



ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:


Социальные комментарии Cackle


 
 
© All-Физика, 2009-2016
При использовании материалов сайта ссылка на www.all-fizika.com обязательна.