ГРУППА    №408      ТЕМА: "Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона"

          В чём состоит главная задача механики?

• Зачем введено понятие материальной точки?

• Когда тело можно считать материальной точкой? Приведите пример.

• Что такое система отсчета? Для чего она вводится?

• Какие виды систем координат вы знаете?

• Почему тело изменяет свою скорость?

           Кинематика (греч. "кинематос" – движение) – это раздел физики, в котором рассматриваются различные виды движения тел без учета влияния сил, действующих на эти тела.

Кинематика отвечает на вопрос:

"Как описать движение тела?"

В ещё одном разделе механики - динамике - рассматривается взаимное дей­ствие тел друг на друга, которое является причиной изменения движения тел, т.е. их скоростей.

Если кинематика отвечает на вопрос: «как движется тело?», то динамика выясняет, почему именно так.

В основе динамики лежат три закона Ньютона.

    Если неподвижно лежащее на земле тело начинает двигаться, то всегда можно обнаружить предмет, который толкает это тело, тянет или действует на него на расстоянии (например, если к железному шарику поднесем магнит).

Эксперимент 1

Возьмем любое тело (металлический шарик, кусок мела или ластик) в руки и разожмем пальцы: шарик упадет на пол.

-Какое тело подействовало на мел? (Земля.)

Эти примеры говорят о том, что изменение скорости тела всегда вызыва­ется воздействием на данное тело каких-либо других тел. Если на тело не действуют другие тела, то скорость тела никогда не меняется, т.е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью.

Этот факт совсем не является само собой разумеющимся. Понадобился гений Галилея и Ньютона, чтобы его осознать.

Начиная с великого древнегреческого философа Аристотеля, на протяже­нии почти двадцати веков, все были убеждены: для поддержания постоянной скорости тела необходимо, чтобы что-то (или кто-то) действовало на него. Аристотель считал покой относительно Земли естественным состоянием тела, не требующим особой причины.

 В действительности же свободное тело, т.е. тело, которое не взаимодействует с другими телами, может сохранять свою скорость постоянной сколь угодно долго или находиться в покое. Только действие со стороны других тел способно изменить его скорость. Если бы не было трения, то автомобиль при выключенном двигателе сохранял бы свою скорость постоянной.

Первый закон механики, или закон инерции, как его часто называют, был установлен еще Галилеем. Но строгую формулировку этого закона дал и включил его в число основных законов физики Ньютон. Закон инерции отно­сится к самому простому случаю движения - движению тела, на которое не оказывают другие тела. Такие тела называют свободными телами.

Первый закон Ньютона формулируется так:

 Существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.

Такие системы отсчета называют инерциальными (ИСО).

Кроме того, нельзя поставить ни одного опыта, который бы в чистом виде показал, как движется тело, если на него не действуют другие тела (Почему?). Но имеет­ся один выход: надо поставить тело в условия, при которых влияние внешних воздействий можно делать все меньше и меньше, и наблюдать, к чему это ведет.

Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него дру­гих тел называется инерцией.

     Системы отсчёта, в которых не выполняется первый закон Ньютона, называются неинерциальными. В неинерциальных системах отсчёта основное положение механики о том, что ускорение тела вызывается действием на него других тел, не выполняется

 

Вопросы для закрепления:

    1.В чем состоит явление инерции?

    2.В чем состоит I закон Ньютона?

    3. При каких условиях тело может двигаться прямолинейно и равномерно?

    4. Какие системы отсчета используются в механике?

    5.Гребцы, пытающиеся заставить лодку двигаться против течения, не могут с этим справиться, и лодка остается в покое относительно берега. Действие каких тел при этом компенсируется?

   6.Яблоко, лежащее на столике равномерно движущегося поезда, скатыва­ется при резком торможении поезда. Укажите системы отсчета, в кото­рых первый закон Ньютона: а) выполняется; б) нарушается. (В системе отсчета, связанной с Землей, первый закон Ньютона выполняется. В системе отсчета, связанной с вагонам, первый закон Ньютона не вы­полняется.)

  7.Каким опытом внутри закрытой каюты корабля можно установить, дви­жется ли корабль равномерно и прямолинейно или стоит неподвижно? (Никаким.)

  8.Может ли шайба, брошенная хоккеистом, двигаться равномерно по
льду?

9. При каком условии пароход, плывущий против течения, будет иметь постоянную скорость?

 10. Может ли тело в одно и то же время в одной системе отсчета сохранять свою скорость, а в другой - изменять? Приведите примеры, подтверж­дающие ваш ответ.