Закон інерції. Складнощі в поясненні звичайних явищ

Деякі процеси і явища, що супроводжують нас постійно, про природу і причини виникнення яких ми навіть не замислюємося, при більш глибокому розгляді можуть являти невичерпне джерело інформації про закони і правила, яким підкоряється весь фізичний світ.

Здавалося б, що спільного між предметом, що покоїться на місці, і вчиняє прямолінійний рівномірний рух? Законами руху цікавилися ще древні мислителі. «Фізика» Аристотеля, що датується IV століттям до н.е., містить висновки давньогрецького мислителя про природу спокою і руху. Практично слідуючи вірним шляхом у спробі дати пояснення цьому буденним явищем, він робить вельми цікаве висновок у своєму черговому праці «Механіка». Аристотель повністю відмовився від використання поняття «абсолютна порожнеча» і зробив висновок, що для будь-якого руху необхідно постійний вплив на предмет певної сили. Він вказує на те, що з припиненням впливу сили припиняється і рух. Тим самим мислитель, перебуваючи за крок від того, щоб описати закон інерції, послідував по хибному шляху.

Два тисячоліття знадобилося людської думки, щоб поставити під сумнів висновки Аристотеля. Італійський фізик і філософ, механік і астроном Галілео Галілей знайшов недоліки у прийнятій офіційною наукою того часу трактуванні природи руху. Закон інерції Галілея практично повністю відповідає сучасному поясненню, але примітність його полягає в тому, що для його формулювання і доказу неможливо було використовувати експериментальну базу через відсутність ідеальних умов. Дане умовивід італійський мислитель здійснив на основі особистих спостережень, шляхом проходження від противного і використовуючи метод виключення.

Таким чином, закон інерції практично є дітищем Галілео, хоча і використовується сучасною наукою в Декартовой трактуванні. Ще однією заслугою великого італійця є вказівка на те, що вільний рух можливо не тільки по прямій, але і по колу. Практично саме це допущення дозволило описати обертальний рух за інерцією. Закон збереження моменту інерції став логічним продовженням висновків Галілео.

Згодом англієць Ісаак Ньютон створив цілу систему законів механіки. Він включив закон інерції в цю систему як перший. Але наука не стоїть на місці - за час існування ньютонівської системи вона багаторазово піддавалася критиці і спробам переглянути закладені в неї постулати.

Двадцяте століття, що став періодом докорінного перегляду традиційних законів під впливом ейнштейнівських відкриттів, вніс певні поправки в трактування основних законів механіки. Але для практичного використання, інженерних розрахунків і проектування механічних систем досі застосовуються висновки і формули традиційної механіки.

Коли ми використовуємо на практиці закон інерції, то при проведенні розрахунків доводиться робити цілий ряд припущень. Домогтися існування повноцінної інерціальної системи практично неможливо. Найчастіше при розрахунках простіше приймати систему як неінерціальної, що робить неможливим використання законів Ньютона. Розглядаючи який-небудь агрегат відносно системи відліку, за яку ми беремо сам автомобіль, ми можемо використовувати закон інерції до тих пір, поки машина стоїть на місці, або рівномірно рухається. При прискоренні і гальмуванні дана система відліку повністю втрачає свої інерційні властивості.

Можна навести масу прикладів, коли доводиться з метою отримання результату більш простими способами упускати фактори, хоч і мають значення, але не роблять істотного впливу на кінцеві висновки. Сучасна механіка цілком допускає подібні вольності, хоча для більш точних розрахунків вимагає врахування деяких факторів за рахунок введення різних коефіцієнтів і поправок.