Инерция и масса

Опыт с горкой

Пусти шарик скатываться с наклонного жёлоба на разные поверхности. По песку он проедет несколько сантиметров, по доске полметра, по гладкому стеклу метра два.

Чем меньше помеха, тем дальше уезжает шарик. Скорость теряется не сама по себе: её отнимает трение.

Галилей довёл этот опыт до мысленного предела. Если убрать трение целиком, тело будет двигаться прямо и равномерно вечно.

Это явление и называют инерцией: сохранение скорости телом, когда на него ничто не действует.

Инерция вокруг нас

Автобус тормозит, а пассажиры продолжают ехать вперёд. Автобус трогается, и людей откидывает назад.

Мокрая собака отряхивается, резко останавливая шкуру: капли по инерции летят дальше.

Молоток насаживают на рукоятку ударом рукоятки о пол. Рукоятка останавливается, тяжёлый молоток по инерции идёт вниз и садится плотнее.

Именно из-за инерции автомобиль не останавливается мгновенно. Тормозной путь на сухом асфальте у машины при шестидесяти километрах в час составляет около двадцати метров.

На льду тот же путь вырастает втрое. Скорость прежняя, масса прежняя, а помеха, которая забирает движение, стала слабее.

Инертность и масса

Толкни пустую тележку и такую же, гружённую кирпичами. Пустая тронется легко, гружёная почти не поддастся.

Свойство тела сопротивляться изменению скорости называют инертностью. Мерой инертности служит масса.

Чем больше масса, тем труднее тело разогнать и тем труднее остановить. Поезд не останавливается за десять метров именно поэтому.

Единица массы в СИ это килограмм. Массу измеряют весами, сравнивая тело с гирями.

Масса и вес это разное

В обиходе слова путают, а в физике различают строго. Масса это количество вещества и мера инертности, она у тела одна и та же везде.

Вес это сила, с которой тело давит на опору или тянет подвес. Он зависит от того, где тело находится.

Космонавт на Луне имеет ту же массу, что и на Земле, а весит вшестеро меньше. В падающем лифте вес обращается в ноль, а масса остаётся прежней.

Проверить это можно и на Земле. Резко присядь: на секунду ты станешь легче, но количество вещества в тебе не изменится.

Как измеряют массу

Рычажные весы сравнивают два тела. Когда чашки уравновешены, масса тела равна сумме масс гирь.

Такой способ не зависит от места. Весы покажут одно и то же в горах и на равнине, потому что на обе чашки условия действуют одинаково.

Пружинные весы устроены иначе: они меряют силу, растягивающую пружину. На вершине горы их показания чуть изменятся.

Отсюда правило для лаборатории. Массу находят рычажными весами, а пружинные берут тогда, когда нужна именно сила.

Зачем это знать

Инерция объясняет ремни безопасности, подголовники и правило не перебегать дорогу перед близкой машиной.

Она же объясняет, почему тяжёлую дверь толкают заранее, а гружёную тачку нельзя развернуть на месте.

Инерцию используют и нарочно. Маховик в станке запасает движение и не даёт валу дёргаться, а тяжёлый каток ровняет дорогу как раз потому, что его трудно остановить.

Дальше мы посмотрим, как масса связана с объёмом тела, и научимся отличать килограмм железа от килограмма пуха на глаз.

Что такое скорость и как её считают, разобрано в уроке «Скорость». Про то, чем масса отличается от силы тяжести, речь идёт в уроке «Сила и её измерение».