Горизонты техники для детей, 1973 №10

Мир в глазах физика

Очень часто мы пользуемся словами, смысл которых как следует не знаем…

Это происходит и со словом «инерция». Мы его часто употребляем, часто слышим, а все ли знаем, что это такое?

Когда мы едем на трамвае, и он внезапно останавливается, мы, не сумев удержаться, падаем на впереди стоящих пассажиров. При этом говорим: «Извините, это по инерции…»

Когда велосипедист едет по ровной дороге и перестает на некоторое время крутить педали — велосипед катится по инерции.

Когда космический корабль летит в мировом пространстве с выключенными двигателями — он летит по инерции.

Это все случаи движения, которое характеризуется словом «инерция».

Но вот случаи, когда предмет не движется, находится в состоянии покоя, а слово «инерция» всё-таки применяется. Например, стоит на рельсах железнодорожный вагон и сдвинуть его с места одному человеку совершенно невозможно, не хватает сил. Физики говорят: «у вагонов большая масса, вагон обладает большой инерционностью». А приходилось ли вам насаживать топор на топорище? Обычно это делается так: топорище держат одной рукой, топор насажен на его широкий конец, а в другой конец топорища, в его торец бьют молотком. Стальной, тяжелый, по сравнению с деревянным топорищем, топор имеет большую массу, и удары молотка на него почти не действуют. А на топорище они действуют хорошо, и оно удар за ударом входит на свое место.

Ну, и третий пример хорошо вам знакомый. Пыль из ковра или дорожки вам приходится часто выбивать. Когда вы ударяете выбивалкой по ковру, висящему на верёвке, ткань ковра в месте удара резко сдвигается с места в направлении удара, а пыль, которая в ней находится не успевает из-за своей инерционности сдвинуться и остается на месте. Фактически, не пыль вылетает из ковра, а ковер «уходит» от (пыли. Но нам важен результат — ковер становится чистым.

Так то же это такое — «инерция»? Латинское слово inertia означает: недеятельность, неподвижность, косность, лень. О ленивом, малоподвижном человеке говорят: «он очень инертный».

Что же получается? Такое, не очень приятное слово вдруг вошло в название 1-го закона Ньютона, в закон инерции!

О чем же говорит этот закон?

Он говорит о том, что всякое тело, находящееся в покое, вполне довольно своей судьбой, само никогда с места не сдвинется до тех пор, пока не будет применена необходимая сила. И чем тяжелее предмет, тем большей должна быть приложенная сила, чтобы преодолеть его инертность, его «стремление» к неподвижности и покою.

Далее этот же закон говорит о том, что уж если тело приведено в движение, если оно катится, скользит, плывет или летит, то его можно остановить только опять таки силой. Если бы никакая задерживающая сила не действовала, то мячик вечно бы катился, конек вечно бы скользил, шар вечно летел и не как-нибудь, а строго по прямой линии.

Но вечного движения не получается, уж очень много сил мешает этому — и сила трения, и сила веса, и сопротивление воздуха или воды. Поэтому и шар, и конек, и мячик остановятся довольно быстро, да и путь их не будет прямым. Под действием внешних сил он искривится

В технике при конструировании машин вопросу инерции уделяют большое внимание. Или инерцию используют как полезное явление, или наоборот ее остерегаются, как бы она не натворила бед. Используют инерцию, например, для того, чтобы у поршневых двигателей или у машин с переменной нагрузкой рабочий вал вращался равномерно без толчков. Для этого на вал насаживают тяжелый маховик.

А вот пример, когда инерции опасаются. На заводах, фабриках да и в городском хозяйстве по многочисленным трубопроводам движется вода, нефть, пар, газ, воздух и тому подобное. Иногда бывает нужно перекрыть такой трубопровод. И если это сделать быстро, внезапно, то жидкость или газ, обладая большой инерцией с такой силой ударит в задвижку, что поломает ее и разорвет стальную трубу. Поэтому все задвижки и на больших трубопроводах и на маленьких, например, водопроводные краны на кухне или в ванной комнате, делают постепенно открывающимися и постепенно закрывающимися.

На приведенных ниже опытах вы увидите, а если их проделаете — сами убедитесь в том, как проявляется инерция. Опыты помогут вам правильно оценивать те явления, которые вы и сами наблюдаете вокруг себя каждый день.

Инженер Ф. РАБИЗА

Все эти опыты, кроме одного, примеры терции покоя. Проделав эти опыты, сами определите какой опыт основан на инерции движения.

Положите на стакан кусочек гладкого картона величиной с игральную карту. На картон положите тяжелую монету. Если щелкнуть пальцем по картону, он соскочит со стакана, а монета упадет в стакан.

Зажмите пальцем конец стеклянной трубки диаметром в 0,5–1 сантиметр и опустите другой конец в стакан с водой. Воздух в трубке сожмется, и вода в трубке окажется ниже уровня воды в стакане. Быстро отнимите палец: вода в трубке подпрыгнет значительно выше уровня в стакане.

На две висящие бумажные петли положите тонкую деревянную палочку длиной в 30–40 сантиметров. Если ударить резко по ее середине ребром металлической линейки, то палочка переломится, а бумажные петли останутся целыми.

На рисунке изображена модель прибора дли измерения ускорений — акселерометра. Как его сделать, понятно из рисунка. Рамка (из узких дощечек) примерно размером 5х15 сантиметров. В рамке на пружинках из медной проволоки висит свинцовый шарик с укрепленным сверху стерженьком. Стерженек может перемещаться в прорези с делениями в верхней планке рамки. Поставьте прибор на гладкую поверхность и быстро двиньте его по его длине. Стерженек сдвинется с нулевого деления. Чем быстрее вы двинули прибор, тем на большее деление сдвинется стерженек. Для удобства наблюдения около стерженька поместите бумажный хомутик.

Подвесьте на нитке какой-нибудь небьющийся тяжелый предмет, например, гантель или конфорку (кружок) от плиты. Снизу привяжите другую такую же нитку. Дерните нижнюю нитку с силой и резко к низу. Нижняя нитка оборвется. Если потянуть медленно, то скорее всего оборвется верхняя нитка.

* * *