Номер 1, страница 114 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Проекты и исследования. Итоги главы 2. Глава 2. Взаимодействие тел - номер 1, страница 114.

Условие.

1. «Инерция, вот ты где!» (возможная форма: презентация, опыт, кроссворд).

Решение.

Решение 2.

Что такое инерция?

Инерция — это фундаментальное свойство всех материальных тел, которое заключается в их стремлении сохранять свою текущую скорость (как по величине, так и по направлению). Иными словами, если на тело не действуют никакие внешние силы (или их действие скомпенсировано), то тело, находящееся в состоянии покоя, будет оставаться в покое, а тело, движущееся прямолинейно и равномерно, будет продолжать такое движение.

Важно понимать, что инерция — это не сила. Это внутреннее свойство материи, описывающее её «сопротивляемость» изменению состояния движения. Первым, кто подошел к правильному пониманию инерции, был итальянский учёный Галилео Галилей. Он, в отличие от Аристотеля (считавшего, что для поддержания движения нужна постоянная сила), пришёл к выводу, что сила необходима не для поддержания движения, а для его изменения, то есть для создания ускорения.

Ответ: Инерция — это свойство тела сохранять состояние своего движения (покоя или равномерного прямолинейного движения) при отсутствии внешних воздействий.

2. Первый закон Ньютона (Закон инерции)

Идеи Галилея были обобщены и сформулированы Исааком Ньютоном в виде его первого закона механики, который также называют законом инерции. Формулировка закона:

Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых тело движется равномерно и прямолинейно (или покоится), если на него не действуют другие тела (силы) или действие этих тел скомпенсировано.

Этот закон постулирует существование инерциальных систем отсчёта (ИСО). Это такие системы, в которых явление инерции наблюдается в чистом виде. Любая система отсчёта, движущаяся относительно ИСО равномерно и прямолинейно, также является инерциальной. Система отсчёта, связанная с Землёй, с высокой точностью может считаться инерциальной для решения многих практических задач. Условие «действие этих тел скомпенсировано» означает, что векторная сумма всех сил, приложенных к телу, равна нулю: $ \sum \vec{F} = 0 $.

Ответ: Первый закон Ньютона утверждает, что тело сохраняет скорость постоянной, если равнодействующая всех приложенных к нему сил равна нулю.

3. Масса как мера инертности

Разные тела по-разному «сопротивляются» изменению скорости. Например, сдвинуть с места пустую тележку гораздо легче, чем гружёную. Это различие в поведении тел характеризуется физической величиной — массой. Масса является количественной мерой инертности тела.

Чем больше масса тела, тем больше его инертность, и тем сложнее изменить его скорость — то есть, тем меньшее ускорение оно получит под действием одной и той же силы. Эта связь выражается вторым законом Ньютона:

$ \vec{F} = m\vec{a} $

где $ \vec{F} $ — равнодействующая сила, $ m $ — масса тела, а $ \vec{a} $ — его ускорение. Из этой формулы видно, что ускорение обратно пропорционально массе: $ \vec{a} = \vec{F}/m $. При одинаковой силе тело с большей массой получит меньшее ускорение. Таким образом, масса — это коэффициент, показывающий, насколько тело инертно.

Ответ: Масса — это физическая величина, которая является мерой инертности тела. Чем больше масса, тем тело инертнее.

4. Проявления инерции в повседневной жизни

Явление инерции окружает нас повсюду, и именно поэтому проект носит название «Инерция, вот ты где!»:

• Транспорт. Когда автобус резко трогается с места, пассажиров «вдавливает» в спинку сиденья. На самом деле, это их тело по инерции стремится остаться на месте, а автобус «уезжает» из-под них. При резком торможении пассажиры, наоборот, наклоняются вперёд, так как их тело по инерции продолжает двигаться с прежней скоростью. Именно для противодействия этому явлению нужны ремни безопасности.
• Вытряхивание ковра. Когда мы выбиваем пыльный ковер, мы резким ударом сообщаем ему скорость. Пылинки же, из-за своей инерции, остаются на месте и, таким образом, отделяются от ткани ковра.
• Стряхивание воды. Собака после купания стряхивается, резко поворачивая туловище. Капли воды, находящиеся на шерсти, по инерции продолжают движение по прямой (по касательной к траектории движения шерсти) и слетают.
• Забивание молотка. Чтобы плотнее насадить молоток на рукоятку, ударяют не по молотку, а по противоположному концу рукоятки. Рукоятка при ударе резко останавливается, а тяжёлая металлическая часть по инерции продолжает движение и плотно садится на своё место.
• Спорт. Разбег перед прыжком в длину или высоту необходим для того, чтобы сообщить телу скорость, которая затем по инерции «несёт» спортсмена вперёд и вверх во время прыжка.

Ответ: Инерция проявляется в транспорте, при вытряхивании вещей, в спорте и многих других бытовых ситуациях, когда происходит резкое изменение скорости движения тел.

5. Опыт, демонстрирующий инерцию

Провести простой и наглядный опыт можно в домашних условиях.

Оборудование: стеклянный стакан, монета, любая плоская и гладкая карточка или открытка.

Ход опыта:

1. Поставьте стакан на ровную поверхность стола.
2. Положите на края стакана карточку так, чтобы она полностью закрывала его отверстие.
3. Поместите монету на карточку, точно по центру над отверстием стакана.
4. Резким щелчком пальца по краю карточки выбейте её из-под монеты в горизонтальном направлении.

Результат и объяснение:
Карточка улетит в сторону, а монета упадёт точно в стакан. Это происходит из-за инерции. Когда мы резким ударом приводим в движение карточку, сила трения между ней и монетой действует очень короткое время и не успевает сообщить монете достаточную горизонтальную скорость. Поэтому монета стремится сохранить своё состояние покоя (нулевую горизонтальную скорость) и, потеряв опору, под действием силы тяжести падает вертикально вниз.

Ответ: Опыт с монетой, карточкой и стаканом наглядно демонстрирует, что из-за инерции монета стремится сохранить состояние покоя и падает в стакан, в то время как карточка, на которую подействовала сила, улетает.

6. Кроссворд по теме «Инерция»

Чтобы закрепить знания, предлагается решить небольшой кроссворд.

По горизонтали:

1. Свойство тела по возможности сохранять свою скорость неизменной.
2. Английский учёный, сформулировавший закон инерции.
3. Физическая величина, служащая мерой инертности тела.
4. Движение, которое совершает тело при отсутствии внешних воздействий.

По вертикали:

2. Итальянский физик, астроном и философ, один из основателей физики Нового времени, изучавший инерцию.
4. Причина изменения скорости тела.

Ответы на кроссворд:
По горизонтали: 1. Инерция. 3. Ньютон. 5. Масса. 6. Равномерное.
По вертикали: 2. Галилей. 4. Сила.

Ответ: Кроссворд позволяет в игровой форме проверить знание основных понятий и имён учёных, связанных с явлением инерции.