Флорентий Рабиза - Космос у тебя дома

Часто мы слышим и употребляем слово инерция. Его произносят даже те, кто еще не знает или уже забыл первый закон движения Ньютона.

Слово «инерция» — латинское слово. Означает оно недеятельность, лень, косность. О ленивом, малоподвижном человеке говорят: «Он очень инертный». Это прямое значение слова «инерция».

В физике же оно применяется, когда хотят объяснить определенное свойство тела, когда хотят сказать, что тело, будь то брошенный камень или катящийся по рельсам вагон, движется само по себе, даже тогда, когда на него движущая сила уже перестала действовать.

И наоборот, если тело неподвижно, оно с места не сдвинется, и чтобы сдвинуть его, нужно применить определенную силу.

Итак, каждое тело обладает свойством сохранять то состояние, в котором оно находится, сохранять состояние покоя или прямолинейного равномерного движения, если никакая сила не заставит его остановиться или не отклонит в сторону.

А вот бытовые примеры, иллюстрирующие явление инерции.

Когда после домашней уборки вы вытряхиваете во дворе пыльную тряпку, обратите внимание, как из нее вылетает пыль.

Пыль стремительно вылетает из тряпки, когда вы бьете эту тряпку о что-нибудь, например о столб. При ударе тряпка резко останавливается, и пыль по инерции вылетает из нее.

Когда вы выливаете воду из стакана, вы совершаете быстрое движение рукой и внезапно останавливаете руку.

Вода по инерции движется дальше, выплескиваясь из стакана.

Когда вам нужно подготовить медицинский термометр для измерения температуры, его приходится несколько раз сильно встряхнуть. Тогда столбик ртути по инерции опустится вниз — в резервуар.

Наблюдая все, что происходит вокруг, вы можете сами привести еще много случаев инерции. Например, когда вы едете в трамвае, автобусе, троллейбусе и происходит внезапная, резкая остановка, вы испытываете толчок, как будто какая-то невидимая сила толкнула резко вас вперед.

Инерция широко используется и в промышленности и на транспорте. Перед тем как затормозить автомашину, обычно сначала отключают двигатель, и машина некоторое время движется по инерции. А когда большое судно подходит к пристани, винты уже не работают, и оно медленно движется по инерции, пока не встанет на свое место.

Иногда с инерцией приходится и бороться. Например, самолет, совершая посадку, хотя и летит по инерции, но скорость у него еще очень большая и ее приходится гасить специальными тормозными приспособлениями.

При возвращении космонавтов на Землю тоже приходится гасить скорость, прежде чем раскроется парашют.

П. Н. Нестеров был выдающимся русским военным летчиком, основоположником высшего пилотажа. В 1913 году он впервые в мире выполнил на аэроплане фигуру, названную впоследствии его именем — «петля Нестерова». Аэроплан разгонялся, пикировал, затем с помощью руля круто поворачивался вверх носом, переворачивался на «спину», носом вниз, в результате чего получался замкнутый круг в вертикальной плоскости. Инерция играла большую роль в этом маневре.

В давние времена большим успехом у публики пользовался аттракцион с велосипедистом, который часть своего пути совершал колесами вверх. Дорожка, по которой исполнитель этого трюка мчался на большой скорости, съехав с большой высоты, образовывала петлю в вертикальной плоскости. В этой петле велосипедист описывал спираль. В верхней ее части он ехал вверх колесами, а затем благополучно съезжал вниз, вызывая вздох облегчения у публики.

Описанный номер очень напоминает петлю Нестерова.

Для успеха этого номера его исполнитель должен был обеспечить своему велосипеду большую скорость, а это можно было сделать, съезжая с определенной высоты. Отправная точка находилась значительно выше верхней точки петли. Движение велосипедиста в расположенном вертикально кольце похоже на вращение камня на веревке. Ведь камень, натягивая веревку, находясь в верхней точке описываемого круга, не срывается с нее. Также и велосипедист при большой скорости прижимается к своей кольцевой дорожке и не падает, когда едет по ней по инерции вверх колесами.

В нашем домашнем опыте не будет ни пилота, ни велосипедиста, их роль будет скромно выполнять стальной шарик (от шарикового подшипника).

Дорожку с вертикальной петлей нужно изготовить, исходя из размеров шарика, который у вас есть. Предположим, у вас есть стальной шарик диаметром 9 миллиметров. Возьмите плотную рисовальную бумагу или тонкий картон, вырежьте из нее полосу шириной 2,5 сантиметра и длиной 120 сантиметров (если такой длинной бумаги нет, можно склеить полосу из двух, трех кусков).

У бумажной полосы по всей ее длине загните бортики высотой 7 миллиметров. У вас получился длинный желоб. Теперь на одном из его концов сделайте петлю диаметром 8 сантиметров. Для того чтобы можно было согнуть петлю, от конца желоба на протяжении примерно 26 сантиметров в бортиках сделайте ножницами прорези через каждые 3–4 миллиметра. Когда вы согнете эту часть желоба, образовав правильную окружность, нужно, разведя немного (на ширину желоба) друг от друга концы петли, приклеить их к кусочку картона, чтобы они не расходились.

Теперь смонтируйте модель. Если вы приложите старание, то можно сделать красивую конструкцию и отнести ее в школьный физический кабинет как наглядное пособие.

Установите вертикально бумажную петлю. Конец девяностосантиметрового желоба закрепите на высоте (считая от основания петли) 40 сантиметров. Круто и плавно спускаясь, желоб должен тоже плавно переходить в петлю. К другому концу петли, так сказать, к ее выходному концу, приклейте такой же желоб, но длиной 20 сантиметров. На его конце сделайте из бумаги «карман» — ловушку для шарика, чтобы после каждого запуска не искать его по всей комнате.

Проследите, чтобы конструкция была достаточно жесткая, не прогибалась под тяжестью шарика, и чтобы дорога для шарика была плавная, ровная, без зазубрин и шероховатостей.

Когда все будет готово, можно пустить шарик с верхней точки желоба. Покатившись, шарик наберет нужную скорость, обеспечит себя инерцией, пройдет верхнюю точку петли, скатится по ней и закончит свой путь в ловушке.

Проделывая этот опыт, меняйте высоту, с которой запускаете шарик, и наблюдайте его поведение. Проследите, какая высота его запуска будет критической, то есть когда шарик не в состоянии будет пробежать по петле весь путь.