Инерция вред и польза физика таблица
Весь мир вокруг нас находится в непрерывном изменении и движении. Эти явления изучает и описывает древняя наука физика. Для некоторых людей она кажется скучной. Но чтобы уверенно и безопасно существовать в окружающей среде, правильно пользоваться достижениями цивилизации, необходимо понимать сущность элементарных физических явлений. Поговорим об одном из них – инерции, которая может быть полезной, а может и навредить, привести к катастрофическим последствиям с человеческими жертвами.
Общая информация
Впервые этот термин применил и попытался описать явление древнегреческий философ Аристотель в IV веке до н.э. Позже, проделав многочисленные опыты, его учение развил Галилео Галилей. В конце XVIII века Исаак Ньютон обобщил их исследования и сформулировал закон инерции или первый закон механики, носящий его имя.
Инерцией называют свойство любых предметов (материальной точки) сохранять покой или движение при отсутствии внешних воздействий (сил), а также противостоять изменению своей скорости при действии посторонних сил.
Просто суть этого явления можно описать так: если на абсолютно ровной скользкой поверхности толкнуть какой-то предмет, то он будет двигаться с одинаковой скоростью бесконечно долго. При этом допускают, что силами трения и сопротивления окружающей среды можно пренебречь.
Все знают, что скорость любого предмета сама по себе не изменяется. Он не сможет самостоятельно начать двигаться или изменить направление без влияния внешних сил. Например, лодка стоит у берега и не двигается, но если её толкнуть, то она поплывёт. Движение начнётся только после воздействия извне.
Все предметы стремятся сохранять состояние покоя или движения. При трогании грузовика незакреплённый груз в его кузове смещается назад, при остановке – вперёд. То же самое можно наблюдать со стоящими пассажирами в общественном транспорте при резком изменении его скорости или направления.
Чем массивнее предмет, тем труднее привести его в движение, а в движении остановить. Ногой можно легко толкнуть лёгкий мячик, и он полетит далеко. Для его остановки не надо прилагать больших усилий. Чтобы сдвинуть гружёный товарный состав, нужны усилия двух тепловозов, а при его внезапной остановке тормозной путь может быть более 1000 метров.
Плюсы инерции
Из самого определения инерции исходит возможность использования этого явления. Стремление предметов сохранять свою скорость и направление может приносить людям выгоду или много вреда. Всё зависит от того в какой ситуации оно проявляется. Вот некоторые примеры положительного использования инерции:
- Многие виды спорта и игр существуют благодаря этому явлению: лыжные, велосипедные и конькобежные гонки, толкание ядра, метание молота, диска, копья, хоккей, футбол, кёрлинг, фигурное катание, теннис и многие другие.
- Сглаживание неравномерностей вращения в различных механизмах и двигателях внутреннего сгорания. В устройствах предусмотрен массивный вращающийся маховик, который периодически накапливает и отдаёт кинетическую энергию. При рабочем ходе поршня энергия запасается, а при холостом ходе – отдаётся, при этом помогает выводить поршень из нижней мёртвой точки. В итоге коленчатый вал вращается равномерно.
- Экономия энергии при движении объектов (транспортных средств). Движение космических аппаратов вне атмосферы Земли происходит долго по инерции после отключения двигателей. Благодаря этому мы обеспечены надёжной связью через спутники, расположенные на геостационарных орбитах. Автомобилист экономит топливо, когда выключает передачу в машине и двигается какое-то время накатом. Для большей экономии придумали инерционный аккумулятор, в котором энергия торможения транспортного средства передаётся на вращающийся маховик, а потом используется для движения. В середине XX века в некоторых странах эксплуатировали необычный вид общественного транспорта – гиробус. Его движение осуществлялось от массивного маховика, который раскручивался при остановках на зарядных станциях.
- Применение в приборах инерциальной навигации. Их работа основана на свойствах явления. Основной частью приборов является быстро вращающийся ротор, который имеет несколько степеней свободы. Такие устройства применяют в системах навигации космических аппаратов, морских судов, самолетов, подводных лодок, ракет.
- Фиксация в определённом положении частей или всего механизма (объекта). Свойство вращающегося тела соблюдать своё положение используется в гироскопах. А они применяются для стабилизации космических аппаратов, летающих объектов (автопилот), положения отдельных частей механизмов. Гироскоп танкового орудия позволяет сохранять неизменное, наведённое на цель, положение ствола даже во время движения.
- Стабилизация высотных объектов. Верхушки высотных сооружений под воздействием ветровой нагрузки отклоняются от вертикального положения. Для компенсации таких колебаний и ослабления эффекта горизонтального сейсмического воздействия, в небоскрёбах помещают инерционные демпферы. Они представляют собой массивные грузы, которые подвешиваются или устанавливаются на специальных креплениях в верхних этажах башен. При влиянии внешних сил на здание, груз по инерции сопротивляется этому, колебания гасятся.
Опасные проявления
Неправильное понимание и использование инерции иногда приводит к непоправимому ущербу. Ниже перечислены некоторые негативные проявления:
- Трата дополнительной энергии на разгон и торможение транспортных средств. Из-за инерции автомобили и поезда не могут мгновенно набрать нужную скорость или остановиться. По этой же причине происходит износ деталей тормозной системы. Их приходится периодически заменять.
- Аварии при столкновениях транспортных средств, несчастные случаи с людьми при переходе дорог. Из-за того, что движущиеся тела невозможно мгновенно остановить, может причиняться вред. Для каждого вида транспорта существует определённый тормозной путь. Для тяжёлых объектов он может быть довольно большим. По этой причине происходят столкновения автомобилей или поездов с гибелью людей. Особенно это актуально для морского транспорта, который останавливается очень медленно. При ходьбе человек может запнуться за какой-то предмет или поскользнуться на льду. По инерции тело будет двигаться вперёд и произойдёт падение, результатом которого может быть травма.
- Получение травм пассажирами транспорта. Когда люди едут в автомобиле, то они перемещаются относительно Земли со скоростью транспортного средства. При создании аварийной ситуации на дороге и резком торможении водитель и пассажиры, не зафиксированные ремнями безопасности, продолжают свое движение по инерции вперёд с прежней скоростью. Результатом могут быть травмы или вылет через лобовое стекло с вытекающими последствиями.
- Смещение перевозимых грузов при изменении скорости или направления транспортных средств. По этой причине всё, что перевозится, должно хорошо закрепляться. Несоблюдение этого правила приводит к авариям.
- Разрушительные последствия природных стихийных бедствий. Губительные действия землетрясений, цунами, лавин основаны на явлении инерции. Разрушение зданий при резких толчках земной поверхности происходит из-за того, что сами массивные строения не могут быстро сместиться. При лавине огромные массы снега съезжают по склону горы и, достигнув подножья, продолжают по инерции двигаться, сметая на своём пути всё, что встретилось.
Подведём итоги
Человек сам не может изменить законы природы, но ему под силу их познать и правильно использовать. Проявление инерции в повседневной жизни встречаются на каждом шагу. С ней мы сталкиваемся, когда выбиваем пыль из ковра, перепрыгиваем с разбега препятствие, бросаем мяч в кольцо. В кратком материале невозможно описать всё её многообразие. Но необходимо помнить, что она приносит пользу людям, а может быть опасной. При этом необходимо уберечь себя от вредных проявлений инерции, соблюдать меры предосторожности в быту, на улице, в транспорте, при выполнении работ, на отдыхе.
Инерция – это свойство любой материи. В переводе с латыни слово инерция означает косность, вялость. В физике инерцию понимают, как свойство тел не изменять свое равномерное и прямолинейное движение (или состояние покоя) без воздействия на них со стороны других тел.
Если тело движется поступательно, то мерой инерции служит масса тела (
). Во вращательном движении мерой инерции служит момент инерции ().
Масса тела – это одна из важнейших характеристик тела в физике, так как количественно характеризует возможность тела иметь определенное ускорение (
), при воздействии на него силы 
Первый закон Ньютона
Первым законом классической динамики поступательного движения тела является закон, связанный с инерцией (первый закон Ньютона или закон инерции). В настоящее время его формулируют так:
Каждое тело покоится или перемещается с постоянной скоростью (по модулю и направлению) в инерциальных системах отсчета, если на него не действуют другие тела или их действие взаимно компенсируется.
Закон, посвященный инерции является одним из самых важных в классической динамике. Так как именно он определяет пригодность системы отсчета для изучения движения в динамике и кинематике.
Инерциальное движение является движением по прямой, так как в свободном пространстве кратчайшим расстоянием между двумя точками является прямая линия. Соответственно, движение по инерции является равномерным и прямолинейным. Движение по инерции соответствует состоянию покоя, так как всегда можно найти такую инерциальную систему отсчета, в которой равномерно и прямолинейно движущееся тело находилось бы в покое.
Примеры проявления инерции
В самой сущности явления инерции лежит возможность его применения. То, что тело сохраняет свою скорость, может приносить и пользу и вред. Многие спортивные игры с мячом или шайбой возможны благодаря долгому полету мяча (шайбы) при ударе. Катание на лыжах с гор, когда уже после спуска можно долго катиться по гладкой поверхности приносит массу удовольствия и это возможно благодаря явлению инерции. Набрав скорость при езде на велосипеде, можно некоторое время ехать, не нажимая на педали. Явление инерции использует спортсмен, когда толкает штангу, метает ядро или копье, прыгает в длину. Движение кораблей в космосе в современном виде было бы не возможно, если бы не было инерции. Так как после выхода на необходимую траекторию космический корабль движется по инерции, отключив двигатели. Водитель может уменьшать расход топлива двигателем автомобиля, если будет заканчивать движение по инерции. Все небесные тела движутся по инерции. Явление инерции позволяет нам выбить пыль из одежды резким ударом. Одежда от удара отклонится, а пыль останется на месте и под действием силы тяжести упадет вниз, пока одежда вернется в прежнее положение. Инерцию использует человек, когда идет.
С другой стороны множество аварий на транспорте происходит из-за того, что тела не могут мгновенно изменять свою скорость. Автомобиль не способен мгновенно уменьшить скорость до нуля, соответственно тормозной путь его может быть большим, что иногда приводит к трагедиям. Человек, запнувшись за какое-либо препятствие, в результате инерции падает лицом вперёд. Попадая на лед, в результате инерции мы скользим, что тоже ведет к падениям, только лицом вверх.
Примеры решения задач
Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
Усть-Таркская средняя общеобразовательная
школа
Тема исследования: «Непреодолимая инерция
Тип проекта: изобреталельскорационализаторское
Секция: Физика
Автор:
Животов Антон
Ученик 9 А класса
Руководитель: Грушицкая Г. Я.
Учитель физики МКОУ Усть–Таркской СОШ.
Усть-Тарка
2018
Оглавление:
Введение.…………………………………………………………………………с. 3
Глава 1………………..…………………………………………………………….с. 3-4
1.1 Цели исследования….………………………………………………….с. 3
1.2 Задачи исследования……….………………………………………….с. 3
1.3 Источники……………..……….……………………………………….с. 3
1.4 Были сделаны следующие выводы………..……………..…….……..с. 3
1.5 Гипотеза……………………………………………………………..…..с. 3
1.6 Не много из истории……….……………….….………………..…….с. 3-4
Глава 2………………………………………………………………………..……с. 5-8
2.1 Инерция в литературе…………………………………….……….…..с. 5
2.2 Что такое инерция…………………………………………….……….с. 5
2.3 Где и как она проявляется……………………………………….…….с. 5
2.4 Инерция мнение ученых………………………………………………с. 6
2.5 Проведем несколько опытов…………………………………….…….с. 6
2.6 Возможно ли жить без инерции…………………………………..……с. 7
2.7 Примеры из жизни………………………………………………..……..с. 7
2.8 Вред и польза инерции……………………………………………..……с. 7
2.9 Как можно предотвратить отрицательную сторону инерции…………с. 8
2.10 Заключение……………………………………………………….……..c. 8
2.11 Список литературы……………………………………………….……c. 8
Введение:
Глава 1.
1.1 Цель исследования:
Возможно ли жить без инерции?
Инерция: вредна или полезна?
Где можно встретиться с инерцией?
Выяснить положительные и отрицательные стороны явления инерции.
1.2 Задачи исследования:
Узнать, какую пользу и какой вред несет для людей инерция.
1.3 Работа построена на следующих источниках:
Учебник по физике 7 Класса
Википедия
Копилка Знаний
По результатам работы был сделан следующий вывод:
Человек не может изменить законы, он может их познать, учитывать и использовать в жизни.
Благодаря этому закону тело продолжает движения, когда на него никто не действует.
1.5 Гипотеза:
Мыпредполагаем, что жить без инерции не возможно.
1 .6 Немного из истории инерции:
Слово «инерция» пришло к нам из латинского языка, что означало inertia – бездействие, неподвижность. Поэтому и говорят что инертный человек бездеятельный, вялый, лишенный активности и инициативы.
Еще древнегреческие ученые размышляли о причинах совершения и прекращения движения. У Аристотеля (384 г.- 322 г. до н.э.) в труде «Физика» приводится рассуждение о движении в пустоте: «Никто не сможет сказать, почему тело, приведенное в движение, где-нибудь остановится здесь, а не там? Следовательно, ему необходимо или покоиться, или двигаться до бесконечности». Хотя сам Аристотель считал, что пустота в природе не может существовать, и в другом его труде, «Механика», утверждается: «Движущееся тело останавливается, если сила, его толкающая, прекращает свое действие». Наблюдения показывали, что тело останавливалось при прекращении действия, толкающей его силы. Но здесь не учитывалось противодействие внешних сил. Поэтому Аристотель связывал неизменность скорости движения любого тела неизменностью прилагаемой к нему силы.
Только через два тысячелетия Галилео Галилей (1564-1642г.г.) смог исправить ошибку Аристотеля. Ученый здесь впервые применил метод логического мышления.
Формулировку инерции дал Рене Декарт (1596-1650г.) (рис.4) в 1644 году, который считал движение по инерции основным видом движения. И. Ньютон(1642-1727г.) включил это в свой Первый закон, который называется Законом инерции: «Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние».
Итак, выходит что инерция – это явление, сохранения скорости тела или состояния покоя при отсутствии действия на него других тел.
Глава 2
2.1 Инерция в литературе:
Или в мячик ударяешь,
Или сам ядро толкаешь,
Почему же, почему же.
Те предметы вдаль летят?
Отчего же, отчего же.
Сразу падать не хотят?
Эти разные предметы.
Потому вперед летят.
Что инерцию имеют,
Скорость сохранить хотят.
Галилей был самым первым,
Кто инерцию открыл,
И прошло три с лишним века
С той поры, когда он жил.
2.2 Что же такое инерция:
Инерция — свойство тела оставаться в некоторых системах отсчёта в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствие внешних воздействий.
2.3 Где и как проявляется инерция:
1) Споткнувшийся пешеход. В результате столкновения он по инерции упадет.
2) Отталкиваясь от земли, батута, мы совершаем прыжок, то есть по инерции наше тело поднимается вверх.
2.4 Инерция. Мнение ученых:
Аристотель – считал, что естественным положением тела является покой, – конечно, по отношению к Земле. Всякое же перемещение тела по отношению к Земле должно иметь причину – силу. Если же причины двигаться нет, то тело должно останавливаться, перейти в своё естественное состояние покоя.
Галилео Галилеи – впервые применил экспериментальный метод исследования в науке, ввел понятие инерции, установил относительности движения и покоя.
Исаак Ньютон – дал строгую формулировку инерции, включил этот закон в число своих законов, формально обосновал и описал это явление. Инерциальные системы отсчёта.
2. 5 Проведем несколько опытов:
ОПЫТ С МОНЕТКОЙ – Возьмите монету и положите ее на линейку, лежащую на столе. Если вы медленно потянете линейку, монета будет передвигаться вместе с ней. Но если вы выдернете линейку, монета из-за своей инертности «не успеет» сдвинуться с места и останется там, где лежала. Возьмите узкую полоску тонкой, но достаточно плотной бумаги, перекиньте ее через дно перевернутого стакана. Положите две монетки на бумажную полоску, друг на друга.
Держа свободный конец полоски, резко ударьте линейкой по ней — монетки должны остаться на месте, хотя полоску вы выдернули из-под них.
ОПЫТ С МОЛОТКОМ – Возьмите молоток, привяжите к нему достаточно крепкую, но тонкую нитку (чтобы она выдержала тяжесть молотка; если одна нитка не выдерживает, возьмите две нитки) и медленно поднимите его вверх.
Молоток будет висеть на нитке. А если вы его поставите обратно на стол и захотите снова поднять, но уже не медленно, а быстрым рывком, нитка оборвется. Инертность молотка настолько велика, что нитка не выдержала. Молоток не успел быстро последовать за вашей рукой и остался на месте, на столе.
ОПЫТ С МОНЕТКОЙ – Положим на пустой стакан кусок картона или пластика (можно использовать, например, телефонную карточку), а на него — монету. Если щелкнуть по картону, он слетит со стакана, а монета со звоном упадет в стакан Происходит это вследствие явления инерции: монета сохраняет свою скорость относительно Земли.
2.6 Возможно ли жить без инерции:
Жизнь без инерции невозможна!
Планеты вокруг солнца движутся благодаря инерции.
Спутники вокруг планеты так же движутся по инерции.
2.7 Примеры из жизни:
А бывали ли вы в цирке? Цирк всегда приносит людям радость. У кого не захватывает дух, например, когда на большой скорости мотоциклист перелетает через проем на другую часть моста. В зале по окончании такого полета обычно облегченно вздыхают. И немногие знают, что этот трюк возможен только благодаря инерции!
2.8 Вред и польза инерции:
У каждого явления есть свои положительные и отрицательные стороны. Давайте попробуем найти их у инерции.
Положительные:
В хоккее после удара клюшкой по шайбе, она продолжает двигаться по инерции
Удар ногой по футбольному мячу приводит его в движение
Лыжник, спускаясь с горы, ещё некоторое время движется по инерции
Отрицательные:
Из-за инерции транспортное средство не может начинать движение мгновенно, и не может резко тормозить.
Автомобиль после вынужденного, резкого торможения сразу не остановится, а некоторое время ещё проедет тормозной путь (рис. 15. 16). При скорости 15 км/ч тормозной путь будет составлять около1,5 метров, при скорости
2.9 Как можно предотвратить отрицательную сторону инерции:
1) Споткнувшийся человек обычно обвиняет инерцию, а не самого себя и свою неосторожность. А именно инерция в данном случае помогает человеку, заставляет его смотреть под ноги, быть внимательным, когда он идет по улице.
2) При движении по скользкой дороге есть вероятность падения. Чтобы предотвратить падение нужно: снизить свою скорость, а дорожным службам необходимо посыпать дороги песком или солью.
3) Использовать специальные зимние шины с шипами или цепи противоскольжения. Так как по статистике большинство ДТП происходит из-за «не переобутой» резины.
2.10 Заключение:
Человек не может изменить законы, он может их познать, учитывать и использовать в жизни.
Благодаря этому закону тело продолжает движения, когда на него никто не действует.
Мы доказали что жизнь без инерции не может существовать.
2.11 Список литературы:
Учебник Физике 7 Класс А. В. Перышкин. Москва Дрофа 2014 года.
Учебник по Физике 9 Класс А. В. Перышкин, Е. М. Гутник. Москва Дрофа 2017 года.
https://infourok.ru/prezentaciya_po_fizike_na_temu_vzaimodeystvie_tel._inerciya._inertnost._massa._7_klass-518068.htm
https://www.myshared.ru/slide/470698/https://www.myshared.ru/slide/470698/