Что такое состояние покоя в физике кратко

Обновлено: 05.07.2024

В процессе общей характеристики физики как основной отрасли естествознания часто употреблялся термин “состояние физической системы”. Рассмотрим его более подробно.

Категория состояния сложилась в античной философии. В науке она впервые нашла широкое применение в ньютоновской механике. Здесь состояние рассматривалось как количественная характеристика механического движения. Значение механики Ньютона для физики далеко не в последнюю очередь определяется именно тем, что Ньютон первым понял: состояние систем материальных точек в любой заданный момент времениt полностью определяется значением их координат и импульсов (а не ускорениями, взаимодействиями и т.д.). Зная эти величины в момент t, можно определить эволюцию системы под влиянием известных сил во все последующие моменты времени, решив систему уравнений Ньютона:

Представим себе тело, которое с точки зрения физики можно назвать макроскопическим. Это может быть газ в сосуде, песчинка, кусочек железа и т.д. Другими словами - это любое тело, состоящее из очень большого числа частиц.

На протяжении более 200 лет считалось, что механика Ньютона описывает перемещение тел любых размеров, т.е. любых размеров масс друг относительно друга. Но с этими телами происходят и другие изменения, не связанные с их макроскопическими перемещениями. В первую очередь, это тепловые процессы. Тела могут нагреваться и остывать. При этом их температура меняется.

Температура - очень важная характеристика состояния тел. Ее изменения могут вызывать изменения тел гораздо более существенные, чем простые перемещения из одной области пространства в другую. Так, газ может превратиться в жидкость, жидкость - в твердое тело (или наоборот), и т.д.

Подобного рода процессы описываются термодинамикой. Эта наука возникла вслед за классической механикой. Термодинамика изучает тепловые свойства макроскопических систем, не обращаясь к их микроскопическому состоянию.

Состояние тел может меняться не только с изменением температуры. Так, макроскопические свойства куска железа изменяются, если его намагнитить. Соответственно вводится величина, характеризующая магнитное состояние образца – вектор намагничивания.

Электрическое поле также изменяет состояние макроскопического тела (оно поляризуется).

Итак, классическая физика считала, что состояние физической системы всегда задается физическими параметрами. Это, например, координата, импульс, температура, вектор намагничивания и т.д. Состояние системы - это значение таких параметров системы в определенный момент времени, которые позволяют решать определенные классы задач по отношению к данной системе. Бессмысленно задавать состояние физической системы безотносительно к классу поставленных по отношению к системе задач. Какие именно параметры характеризуют конкретное состояние системы определяется законами, на основании которых и решаются поставленные задачи.

Любая система может быть описана лишь с какой-то степенью приближения. Это касается и набора параметров, задающих состояние системы, и значения параметров, которые всегда, конечно, приближенны. Другими словами, всегда существует разница между истинным состоянием системы и описанием этого состояния.

Всевозможные состояния, в которых может находиться то или иное вещество, прежде всего, разбиваются на так называемые агрегатные состояния: твердое, жидкое и газообразное. Эти состояния выделяются по основным физическим свойствам вещества.

Следует учесть, что у некоторых веществ нет резкой границы между различными агрегатными состояниями. Например, при нагревании стекла происходит постепенное его размягчение, и невозможно установить, когда оно переходит из твердого состояния в жидкое. При очень большом внешнем давления твердые металлы начинают “течь”, т.е. подобно жидкости, принимают форму сосуда, в котором они находятся.

Различные состояния одного и того же вещества можно отличать друг от друга также и по значениям физических величин, которые характеризуют эти состояния, например, по значениям объема, температуры и давления. Поэтому каждому агрегатному состоянию вещества соответствует бесконечное множество различных состояний, которые отличаются друг от друга различными значениями объема, давления, температуры и других физических величин. При изменении этих величин вещество переходит из одного состояния в другое, оставаясь твердым, жидким или газообразным.

Физические величины, характеризующие то или иное состояние вещества, иногда называют параметрами состояния. Основные параметры: объем V, внешнее давление Р и температура Т. Если между параметрами состояния существует какое-нибудь определенное однозначное соотношение, которое сохраняется при переходе из одного состояния в другое, то это соотношение называется уравнением состояния. Например, для разряженных газов соблюдается уравнение:

Это соотношение связывает между собой значения объема, давления и температуры для множества отличающихся друг от друга состояний данной массы газообразного вещества. Для других агрегатных состояний - твердого и жидкого - такие простые соотношения между параметрами не найдены.

В физике широко используется понятие стационарного состояния. Состояние физической системы, при котором некоторые существенные для характеристики системы величины не меняются со временем называется стационарным. Например, состояние потока жидкости стационарно, если скорость движения (и другие характеристики) остаются в каждой точке пространства неизменными.

В квантовой механике стационарным состоянием называется состояние, в котором энергия имеет определенное значение.

Состояния микрообъектов методами классической физики описать нельзя. Это очевидно хотя бы из соотношения неопределенностей. Принцип неопределенности, установленный В. Гейзенбергом в 1927 г., записывается так:

где выступает как неточность (неопределенность) значения координаты х частицы;

– как неопределенность компоненты P_x ее импульса .

Принцип неопределенностей подчеркивает различие в описании состояния систем в классической и в квантовой теории. Мы уже неоднократно подчеркивали, что состояние классической материальной точки описывается с помощью координат и импульса. Квантовая же частица в состоянии с определенными координатами не обладает определенным импульсом. Иными словами, для квантовой частицы не существует состояний, в которых ее координаты и импульс имели бы одновременно точное значение. Поэтому в квантовой теории состояние микрообъектов, как уже подчеркивалось, описывается принципиально по-новому – с помощью волновой функции.

Электрическое поле также изменяет состояние макроскопического тела (оно поляризуется).

где выступает как неточность (неопределенность) значения координаты х частицы;

– как неопределенность компоненты P_x ее импульса .

Кратко о 1 законе Ньютона: формула, определение и формулировка

Помни.

В основе динамики материальной точки лежат три закона Ньютона.
Первый закон Ньютона - закон инерции
Под телом подразумевают материальную точку, движение которой рассматривают в инерциальной системе отсчета.

1. Формулировка

2. Определение

Первый закон Ньютона — всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит её изменить это состояние.

Первый закон Ньютона — закон инерции (Галилей вывел закон инерции)

Закон инерции: Если на тело нет внешних воздействий, то данное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения относительно Земли.

Инерциальная система отсчёта (ИСО) – система, которая либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно относительно какой-то другой инерциальной системы. Т.е. система отсчета, в которой выполняется 1-й закон Ньютона.

Масса тела – количественная мера его инертности. В СИ она измеряется в килограммах.
Сила – количественная мера взаимодействия тел. Сила – векторная величина и измеряется в ньютонах (Н). Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.

3. Формула

Формулы нет. Формула первого закона Ньютона не существует.

Состояние покоя, или гипобиоз, — состояние пониженной функциональной активности живых организмов, обусловлен факторами среды (низкой и высокой температурой, отсутствием влаги и т. д.), при сохранении их высокой жизнеспособности.

После восстановления нормальных условий для существования организмов возобновляется активная деятельность всех его функциональных систем. Эти адаптационные приспособления к условиям окружающей среды растений и животных, заложены в анатомо-физиологической, молекулярно-генетической и биохимической особенностях строения.

Понятие гипобиоз применяют как обобщающий термин для таких явлений, как гипотермия, спячка, диапауза и т. д. Глубокий гипобиоз может перейти в анабиоз. Различают естественный гипобиоз — состояние, наблюдаемое при определённых условиях у различных животных и искусственный — применяют в экспериментальной биологии и различных областях хирургии.

Связанные понятия

Экологи́ческие фа́кторы — свойства среды обитания, оказывающие какое-либо воздействие на организм. Например, наличие минеральных веществ, доступ кислорода, влажность почвы, температура почвы, рыхлость почвы. Индифферентные элементы среды, например инертные газы, экологическими факторами не являются.

Биоиндикация — оценка качества природной среды по состоянию её биоты. Биоиндикация основана на наблюдении за составом и численностью видов-индикаторов.

Реактивность организма — свойство организма как целого отвечать изменениями жизнедеятельности на воздействия окружающей среды, представляющее собой такое же важное свойство всего живого, как обмен веществ, рост, размножение и др.

Упоминания в литературе

Главное воздействие двигательная активность оказывает на кардио-респираторную систему человеческого организма. Сердце нетренированного человека, за одно сокращение в состоянии покоя выталкивает в аорту до 70 мл крови, то есть за минуту 3,5–5 литров. Систематические тренировки способствуют увеличению этого показателя до 110 мл, а при тяжелых физических нагрузках цифра возрастает до 200 мл и более. Это развивает резервную мощь сердца. Наблюдается увеличение просвета сосудов и плотности капилляров вместе со снижением реактивности миокарда на действие стрессоров. Все описанные изменения служат проявлением биохимической адаптации организма к новой, более интенсивной или более длительной мышечной работе. Результат такой адаптации организма, происходящей в организме – повышение его работоспособности.

Мышечная деятельность вызывает целый ряд морфологических, физиологических, функциональных биохимических изменений в организме. Это обеспечивает наиболее рациональный способ функционирования микроциркуляторной системы в организме тренированных лиц при физических нагрузках. Под влиянием систематической тренировки происходит экономизация мышечного кровотока, выражающаяся в том, что его интенсивность в состоянии покоя снижается: это создает возможность усиления кровотока в мышце под влиянием физической нагрузки и соответствующего повышения доставки кислорода, а также изменением обмена мышечной ткани.

В состоянии покоя у человека при адаптации кусловиям Севера обнаружена существенная утилизация свободных жирных кислот, особенно после дозированной скелетномышечной нагрузки. В этой связи и происходит сдвиг липопротеидного спектра в сторону липопротеидов высокой плотности. Наряду с увеличением липидного обмена, при адаптации кусловиям Севера, наблюдается торможение углеводного обмена (ингибирование гексокиназы). При этом возникает дефицит водорастворимых витаминов В1 и В2, что, однако, не сопровождается развитием типичной клинической картины гиповитаминоза.

Косвенные показатели работоспособности делятся на показатели текущего функционального состояния организма и его резервных возможностей. Первые можно регистрировать объективно в состоянии покоя или в процессе деятельности путем физиологических, психологических, биохимических и других измерений, а также субъективно – путем беседы, заполнения анкет, опросников и т. п. Показатели резервных возможностей организма определяются при проведении функциональных нагрузочных проб, которые характеризуют, в первую очередь, степень напряжения и уровень компенсаторных возможностей различных систем организма при выполнении дополнительных задач на фоне основной деятельности, введении отказов техники в ходе выполнения задания на тренажере и т. п.

Связанные понятия (продолжение)

Жизнедеятельность — совокупность процессов, протекающих в живом организме, служащих поддержанию в нём жизни и являющихся проявлениями жизни.

Гомотоксикология — вид альтернативной медицины, основоположником которого является Ганс-Генрих Рекевег; разновидность гомеопатии, в которой применение гомеопатических средств основывается на теории о гомотоксинах как о причине развития и прогрессирования заболеваний.

Метод краниоцеребральной гипотермии (КЦГ) предполагает понижение температуры мозга теплокровных животных и человека из-за преобладания теплоотдачи над теплопродукцией, то есть искусственное охлаждение головного мозга через наружные покровы головы при помощи специального аппарата. Название происходит от гипо. и греч. therme — тепло (охлаждение).

Акклиматиза́ция (от лат. ac (ad) — к, для и др.-греч. κλίμα — климат) — приспособление организмов к новым условиям существования после территориального, искусственного или естественного перемещения с образованием стабильных воспроизводящихся групп организмов (популяций); частным случаем акклиматизации является реакклиматизация — приспособление организмов к местности, из которой они по каким-либо причинам исчезли. Естественная акклиматизация, как правило, обусловлена случайными причинами (заносы семян.

Тератогенное действие (от греч. τέρατος, род. п. от греч. τέρας — чудовище, урод; и др.-греч. γεννάω — рождаю) — нарушение эмбрионального развития под воздействием тератогенных факторов — некоторых физических, химических (в том числе лекарственных препаратов) и биологических агентов (например, вирусов) с возникновением морфологических аномалий и пороков развития.

Биологическая адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная.

'Физи́ческое разви́тие — динамический процесс роста (увеличение длины и массы тела, развитие органов и систем организма и так далее) и биологического созревания ребёнка в определённом периоде детства. Процесс развития совокупности морфологических и функциональных свойств организма (скорость роста, прирост массы тела, определённая последовательность увеличения различных частей организма и их пропорций, а также созревание различных органов и систем на определённом этапе развития), в основном запрограммированных.

Криоконсерва́ция (от греч. κρύος — холод и лат. conservo — сохраняю) — низкотемпературное хранение живых биологических объектов с возможностью восстановления их биологических функций после размораживания.

Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды.

Модулированная электрогипертермия или Онкотермия (oncothermia) — метод лечения солидных злокачественных опухолей путём локального воздействия высокочастотного электромагнитного поля (13.56 МГц), модулированного фрактальными гармоническими колебаниями в диапазоне частот 0-5 кГц, посредством импедансно-сопряженных, функционально асимметричных электродов.

Преде́льно допусти́мая концентра́ция (ПДК) — утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив. Под ПДК понимается такая максимальная концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний, устанавливаемых современными методами исследований, в любые сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Физиоло́гия челове́ка и живо́тных (от греч. φύσις — природа, греч. λόγος — учение) — это наука о функциональной активности животных организмов, в том числе и человека, использующая для её изучения и объяснения методы и понятия биологии, физики, химии, математики и кибернетики.

Физиоло́гия (от др.-греч. φύσις — природа и λόγος — слово) — наука о сущности живого, жизни в норме и при патологиях, то есть о закономерностях функционирования и регуляции биологических систем разного уровня организации, о пределах нормы жизненных процессов и болезненных отклонений от неё (см. патофизиология).

Терморегуля́ция — способность живых организмов поддерживать температуру тела в определённых границах, даже если температура внешней среды значительно отличается.

Старение — в биологии процесс постепенного нарушения и потери важных функций организма или его частей, в частности способности к размножению и регенерации. Вследствие старения организм становится менее приспособленным к условиям окружающей среды, уменьшает и теряет свою способность бороться с хищниками и противостоять болезням и травмам.

Фено́мика — функциональное направление генетики, посвящённое изучению фенома, представляющего набор фенотипических черт индивида в виде норм реакций систем его организма. Феном описывается структурой органов и систем живых организмов учитывающей направленность их взаимодействия между собой на уровне функциональной активности в процессе адаптации к воздействиям внешней среды.

Синтетический морфогенез (англ. synthetic morphogenesis) — контролируемое развитие органов, систем и частей тела организмов посредством активации специфических молекулярных механизмов, включая создание программируемых тканей и органов, синтетических биоматериалов и программируемого живого вещества, а также de novo инженерии сложных морфогенных систем.

Электрическая активность кожи (ЭАК), ранее именовалась как кожно-гальваническая реакция (КГР) — биоэлектрическая реакция, которая регистрируется с поверхности кожи, показатель активности вегетативной нервной системы, широко применяемый в психофизиологии.

Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.

Закон оптимума (в экологии) — любой экологический фактор имеет определённые пределы положительного влияния на живые организмы.

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая система (биогеоценоз), состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Гелиобиоло́гия — раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца на земные организмы.

Уровни организации жизни — иерархически соподчинённые уровни организации биосистем, отражающие уровни их усложнения. Чаще всего выделяют семь основных структурных уровней жизни.

Терапевтический ангиогенез (называемый также биологическим шунтированием) — тактика стимуляции образования новых кровеносных сосудов для лечения или профилактики патологических состояний, характеризующихся снижением этой функции.

Радиобиологические эффекты — функциональные и морфологические изменения, развивающиеся в организме в результате воздействия на него излучения. Биологические эффекты ионизирующих излучений различны, и зависят от вида и интенсивности облучения. Биологические эффекты различных излучений изучаются радиобиологией.

Генетика развития растений (биология развития растений) — частная отрасль генетики, изучающая особенности развития растений, гены, экспрессирующиеся и обеспечивающие нормальное формирование и функционирование тканей и органов растений.

Биологическая обратная связь (англ. biofeedback) — технология, включающая в себя комплекс исследовательских, немедицинских, физиологических, профилактических и лечебных процедур, в ходе которых человеку посредством внешней цепи обратной связи, организованной преимущественно с помощью микропроцессорной или компьютерной техники, предъявляется информация о состоянии и изменении тех или иных собственных физиологических процессов.

Питательная среда для эмбрионов (культуральная среда для эмбрионов) – водный раствор сложного состава для содержания ранних (преимплантационных) эмбрионов млекопитающих (в том числе человека) в культуре in vitro.

Микрополяризация (англ. Transcranial direct current stimulation) — лечебный метод, позволяющий изменять функциональное состояние различных звеньев ЦНС под действием малого постоянного тока (до 1 мА).ТКМП (транскраниальная микрополяризация) и ТВМП (трансвертебральная микрополяризация) сочетают неинвазивность традиционных физиотерапевтических процедур с некоторой степенью избирательности воздействия, характерной в высокой степени для стимуляции через интрацеребральные электроды.Культивируется в основном.

Тяжесть труда — характеристика трудовой деятельности, определяемая степенью совокупного воздействия всех элементов условий труда на функциональное состояние человека — его работоспособность, состояние здоровья и процесс воспроизводства рабочей силы. Все многообразие работ по степени Т. т. ученые сводят в три основных класса: нормальный, пограничный (переходнй между нормальным и патологическим) и патологический. Внутри этой классификации все работы по их тяжести делятся на шесть более детальных групп.

Госсипо́л — природный полифенол, жёлтый пигмент, получаемый из хлопчатника (лат. Gossypium), ингибитор ряда ферментов-дегидрогеназ.

ТЭС-терапия — метод лечения с помощью неинвазивной тра́нскраниальной (trans, лат. — через; cranium, лат. — череп) электрической стимуляции. Является физиотерапевтическим методом. На рынок готовятся выйти модуляторы настроения, основанные на принципах электростимуляции.

Ветеринарная психоневрология — новая, развивающаяся с начала 2000-х гг. отрасль ветеринарной медицины, изучающая деятельность нервной системы как единого целого (в отличие от неврологии), её управляющую и регулирующую роль в организме, а также взаимосвязи между процессами в нервной системе и других системах организма. Дисциплина возникла на стыке зоопсихологии и неврологии, откуда и получила своё название.

Биома́ркер — характеристика (биологический признак), которая используется в качестве индикатора состояния всего организма.

Боле́знь (лат. morbus) — это состояние организма, выраженное в нарушении его нормальной жизнедеятельности, продолжительности жизни, и его способности поддерживать свой гомеостаз. Является следствием ограниченных энергетических и функциональных возможностей живой системы в ее противостоянии патогенным факторам.

Упоминания в литературе (продолжение)

Обмен веществ непостоянен, он меняется в зависимости от условий среды обитания. Когда требуется больше энергии, например при тяжелых нагрузках или на холоде, его интенсивность возрастает, а в состоянии покоя , наоборот, падает. У детей уровень обмена веществ выше, чем у взрослых, что обусловлено потребностями роста и развития. В пожилом возрасте скорость метаболизма несколько снижается.

Несколько сложнее проблема верификации представляется в отношении ИБС. Скрининговым методом диагностики и оценки коронарной недостаточности пока остается электрокардиография (ЭКГ), хотя известно, что в состоянии покоя этот метод далеко не всегда позволяет выявить ишемию миокарда и другие признаки патологии сердца. У лиц, без клинических проявлений коронарной недостаточности, ЭКГ имеет малую чувствительность1. Другими словами, нормальные результаты исследования в покое не исключают ИБС, а у половины больных заболевание протекает без выраженных клинических симптомов. Между тем в старших возрастных группах распространенность стенокардии достигает 20 % популяции1,2. С учетом того, что только у части больных заболевание проявляется клиническими признаками, достаточными для обращения к врачу, эту цифру можно смело увеличить вдвое. Еще меньше информации врачи получают о количестве больных с цереброваскулярной недостаточностью. Если стенокардия, как правило, проявляется яркими клиническими признаками, то недостаточность мозгового кровообращения часто остается незамеченной, вплоть до развития острого нарушения мозгового кровообращения или признаков грубых диффузных повреждений.

Успокаивающее влияние бега на организм усиливается действием гормонов гипофиза (эндорфинов), которые выделяются в кровь в процессе упражнений на выносливость. При интенсивной тренировке их содержание в крови возрастает в 5 раз по сравнению с уровнем состояния покоя и удерживается в повышенной концентрации в течение нескольких часов. Эндорфины вызывают состояние своеобразной эйфории, ощущение радости, физического и психического благополучия, подавляют чувство голода и боли, в результате чего резко улучшается настроение. Психиатры широко используют циклические упражнения при лечении депрессивных состояний – независимо от их причины. Согласно данным К. Купера (1989), полученным в Далласском центре аэробики, большинство людей, пробегающих за время тренировки 5 км, испытывают состояние эйфории во время и после ФН, что является ведущей мотивацией для занятий оздоровительным бегом.

Вибрация – механические колебания материальных точек или тел. Под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при которой происходят поочередные возрастание и убывание во времени значений по крайней мере одной координаты. Самый простой вид вибрации – это колебание, или повторяющееся движение объекта около положения равновесия. Этот тип вибрации называется общей вибрацией, потому что тело перемещается как единое целое, все его части имеют одинаковую по величине и направлению скорость. Положением равновесия называют такое положение, в котором тело находится в состоянии покоя , или положение, которое оно займет, если сумма действующих на него сил равна нулю. Колебательное движение твердого тела может быть полностью описано в виде комбинации шести простейших типов движения: поступательного в трех взаимно перпендикулярных направлениях (x, у, z в декартовых координатах) и вращательного относительно трех взаимно перпендикулярных осей (OX, OY, OZ). Любое сложное перемещение тела можно разложить на эти шесть составляющих.

Вот беда: велосипедист наезжает на камень и падает с велосипеда. Или наездник слетает с лошади, если та резко остановилась. Почему так происходит, помогает понять такое явление, как инерция.

О чем эта статья:

Понятие инерция в формулировках Галилея и Ньютона

Галилео Галилей и Исаак Ньютон внесли свой вклад в развитие такого раздела физики, как механика. Неудивительно, что каждый из них предложил свою формулировку.

Галилео Галилей

Исаак Ньютон

Формулировка закона инерции

Когда тело движется по горизонтальной поверхности, не встречая никакого сопротивления движению, то его движение — равномерно, и продолжалось бы постоянно, если бы плоскость простиралась в пространстве без конца.

Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не принуждается приложенными силами изменить это состояние.

Инерция — это физическое явление, при котором тело сохраняет свою скорость постоянной или покоится, если на него не действуют другие тела.

Инерция – это физическое явление сохранения скорости тела постоянной, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано.

Варианты формулировки не противоречат друг другу и говорят по сути об одном и том же, просто разными словами — выбирайте ту, что вам нравится больше.

Сила: первый закон Ньютона

В повседневной жизни мы часто встречаем, как любое тело деформируется (меняет форму или размер), ускоряется или замедляется, падает. В общем, чего только с разными телами в реальной жизни не происходит. Причина любого действия или взаимодействия — сила.

Сила — это физическая векторная величина, которая описывает взаимодействие тел. Она измеряется в ньютонах (в честь Исаака Ньютона, разумеется).

Сила — величина векторная. Это значит, что, помимо модуля, у нее есть направление. От того, куда направлена сила, зависит результат.

Вот стоите вы на лонгборде: можете оттолкнуться вправо, а можете влево — в зависимости от того, в какую сторону оттолкнетесь, результат будет разный. В данном случае результат выражается в направлении движения.

Теперь зная, что такое сила, мы можем вернуться к ньютоновской формулировке закона инерции — он же, Его Величество, первый закон Ньютона:

Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело сохраняет свою скорость постоянной, в том числе равной нулю, если действие на него других сил отсутствует или скомпенсировано.

Первый закон Ньютона

R — результирующая сила, сумма всех сил, действующих на тело [Н]

const — постоянная величина

Системы отсчета: инерциальные и неинерциальные

Чтобы описать движение нам нужны три штуки:

тело отсчета, относительно которого определяем местоположение других тел;
система координат: в школьном курсе мы используем прямоугольную декартову систему координат;
часы, чтобы измерять время.

В совокупности эти три опции образуют систему отсчета:

Инерциальная система отсчета — система отсчета, в которой все тела движутся прямолинейно и равномерно, либо покоятся.

Неинерциальная система отсчета — система отсчета, в которой тела движутся с ускорением.

Рассмотрим разницу между этими системами отсчета на примере задачи.

Аэростат — летательный аппарат на картиночке ниже — движется равномерно и прямолинейно параллельно горизонтальной дороге, по которой равноускоренно движется автомобиль.

Выберите правильное утверждение:

Система отсчёта, связанная с аэростатом, является инерциальной, а система отсчёта, связанная с автомобилем, инерциальной не является.
Система отсчёта, связанная с автомобилем, является инерциальной, а система отсчёта, связанная с аэростатом, инерциальной не является.
Система отсчёта, связанная с любым из этих тел, является инерциальной.
Система отсчёта, связанная с любым из этих тел, не является инерциальной.

Решение:

Система отсчёта, связанная с землёй, инерциальна. Да, планета движется и вращается, но для всех процессов вблизи планеты этим можно пренебречь. Во всех задачах систему отсчета, связанную с землей можно считать инерциальной.

Поскольку система отсчёта, связанная с землёй инерциальна, любая другая система, которая движется относительно земли равномерно и прямолинейно или покоится — по первому закону Ньютона тоже инерциальна.

Движение аэростата удовлетворяет этому условию, так как оно равномерное и прямолинейное, а равноускоренное движение автомобиля — нет. Аэростат — инерциальная система отсчёта, а автомобиль — неинерциальная.

Ответ: 1.

Инерция покоя

На столе лежит лист бумаги. На него поставили стакан и резко выдернули лист бумаги из-под него. Стакан почти не двинулся.

Так, например, если выбивать пыль из ковра, то в ковер-самолет ваш любимый предмет интерьера не превратится — вместе с пылью не улетит.

Инерция движения

В случае с движением мы берем ту часть первого закона Ньютона, в которой скорость постоянна, но не равна нулю. Здесь мы откроем способность тела к движению, которое было вызвано силой, прекратившей своё действие на тело.

Вернемся к самому началу:

Велосипедист наезжает на камень и падает с велосипеда. Благодаря инерции скорость велосипедиста сохраняется, несмотря на то, что сам велосипед не едет дальше.

Наездник слетает с лошади, если та остановилась. Это тоже происходит из-за инерции — скорость наездника остается постоянной, при этом сама лошадь останавливается.

Попробуйте курсы подготовки к ЕГЭ по физике с опытным преподавателем в онлайн-школе Skysmart!

Мир не идеален

К сожалению, а может быть и к счастью, мы не живем в мире, в котором все тела движутся прямолинейно и равномерно. Из-за этого инерция в реальной жизни невозможна, потому что всегда есть трение, сопротивление воздуха и прочие, препятствующие движению, факторы.

Пуля, вылетевшая из ружья, продолжала бы двигаться, сохраняя свою скорость, если бы на неё не действовало другое тело — воздух. Поэтому скорость пули уменьшается.

Велосипедист, перестав работать педалями, смог бы сохранить скорость своего движения, если бы на велосипед не действовало трение. Поэтому, если педали не крутить — скорость велосипедиста уменьшается, и он останавливается.

Читайте также: