- Как движется тело, если на него не действуют другие тела?
- Чем отличаются взгляды Галилея от взглядов Аристотеля в вопросе об условиях равномерного движения тел?
- Как проводился опыт, изображённый на рисунке 31, и какие выводы из него следуют?
- Дайте современную формулировку первого закона Ньютона.
- Какие системы отсчёта называют инерциальными; неинерциальными? Приведите примеры.
Ответы на вопросы даны в итоге ниже. Рисунок
Первый закон Ньютона утверждает, что существуют системы отсчёта, в которых тело сохраняет скорость, если на него не действуют другие тела. Такие системы называют инерциальными.
-
Тело, на которое не действуют другие тела, движется прямолинейно и равномерно (или покоится).
-
Аристотель считал, что для равномерного движения тела необходимо постоянное действие на него другого тела (силы); без действия тело останавливается. Галилей доказал, что для сохранения скорости воздействие не нужно. Тело останавливается из-за действия других тел (трения, сопротивления воздуха). Если их действие уменьшать, тело проходит больший путь, а без них двигалось бы равномерно бесконечно.
-
Шарик скатывали с наклонной плоскости на другую плоскость (или на горизонтальную поверхность) и наблюдали, как далеко он катится при разных поверхностях. Чем глаже поверхность и меньше трение, тем дальше катится шарик и тем меньше меняется его скорость. Вывод: при полном отсутствии воздействия других тел шарик сохранял бы скорость неограниченно долго, то есть двигался бы равномерно и прямолинейно. Скорость тела изменяется только в результате действия других тел.
-
Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчёта, относительно которых тело движется прямолинейно и равномерно (или покоится), если на него не действуют другие тела или их действия скомпенсированы.
-
Инерциальные системы отсчёта — те, в которых выполняется закон инерции, то есть свободное тело движется прямолинейно и равномерно. Это системы, связанные с телами, которые покоятся или движутся прямолинейно и равномерно относительно другой инерциальной системы. Пример: Земля (приближённо), равномерно и прямолинейно идущий поезд.
Неинерциальные системы отсчёта — те, которые движутся с ускорением относительно инерциальных, и в них закон инерции не выполняется. Примеры: разгоняющийся или тормозящий поезд, вращающаяся карусель, поворачивающий автомобиль.
На столе в равномерно и прямолинейно движущемся поезде стоит легкоподвижный игрушечный автомобиль. При торможении поезда автомобиль без внешнего воздействия покатился вперёд, сохраняя свою скорость относительно поверхности Земли.
Вопрос к заданию на фото не виден полностью, поэтому даю объяснение явления.
- Пока поезд движется равномерно и прямолинейно, система отсчёта «поезд» инерциальна, и автомобиль покоится относительно стола.
- При торможении скорость поезда относительно Земли уменьшается, а автомобиль (на него ничто не действует, трение пренебрежимо мало) сохраняет прежнюю скорость относительно Земли, как и требует закон инерции.
- Поэтому относительно стола и поезда автомобиль приходит в движение вперёд.
- Относительно Земли (инерциальной системы) закон инерции выполняется: автомобиль движется прямолинейно и равномерно.
- Относительно тормозящего поезда закон инерции не выполняется: автомобиль приобретает ускорение, хотя на него не действуют другие тела. Значит, тормозящий поезд — неинерциальная система отсчёта.
Система отсчёта, движущаяся с ускорением (в том числе тормозящая), неинерциальна, в ней закон инерции не выполняется.
Относительно Земли (инерциальной системы) автомобиль по инерции сохраняет скорость, закон инерции выполняется. Относительно тормозящего поезда автомобиль получает ускорение без действия на него тел, поэтому поезд при торможении — неинерциальная система отсчёта.
