Инертность

Очерки разных лет об инертности и инерции

Перевод на английский язык и публикация данной статьи на английском языке без разрешения автора запрещается!


Инертность

Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью (из уч.пособия - Физика. Учебное пособие. Часть 1. Механика. Механические колебания и волны. Молекулярная физика и термодинамика).
Это определение можно и нужно оспорить. Стремление - это действие (что делать? - стремиться!), хоть и не физическое (и пусть даже виртуальное), а инертность - это свойство, качество, это признак наличия такого явления как инерция. Инерция есть невосприятие воздействия, а инертность, соответственно, - это невосприимчивость, то есть способность не воспринимать воздействия, бездействовать какое-то время.
Когда мой внук, к примеру, лежит на диване с планшетом в руках и зависает в интернете, и я ему говорю, что пора вставать и делать уроки, но он не шевелится, хотя отлично меня слышит и понимает смысл сказанного, - это инертность? Нет, это ЛЕНЬ, это бездействие, невосприятие (отсутствие восприятия) моих призывов. Это инерция, а он - мой внук - обычный инертный объект, так что инертность является его свойством. Он никак, никаким способом не стремится "сохранять состояние покоя", он его уже сохраняет, он просто бездействует, просто ничего не делает.

Сохранять что-то, то есть сохранять какой-то объект - означает "ничего не делать" с объектом, не допустить какого-либо изменения объекта. Если под объектом понимать состояние, то субъект может, конечно, сохранять своё состояние - не изменять его. При таком смысловом раскрытии понятия "сохранение", оно становится синонимом понятия "бездействие". А Иоганн Кеплер вводил термин "инерция" в научный оборот в начале 17-го века именно как бездействие планет, но при активном воздействии на них вращающегося Солнца. То есть, несмотря на то, что Солнце своими одинаковыми лучами пытается вращать все планеты с одинаковой угловой скоростью, они не изменяют свою скорость, тем меньшую, чем дальше расположены от Солнца. Они не ускоряются, бездействуют, несмотря на солнечные потуги их ускорить.

* * *
Возвращаюсь к теме инерции уже в который раз, но теперь - с окончательным пониманием её сути и возможности её объяснения. Мы привыкли говорить об инерции покоя и о движении по инерции. С инерцией покоя я разобрался - это бездействие тела как "отсутствие восприятия воздействия". И в движении по инерции - то же самое отсутствие восприятия, только не всё тело бездействует, а лишь его центр тяжести, который продолжает своё равномерное движение в прежнем направлении, несмотря на оказанное воздействие на какую-то часть тела. Вот это "несмотря" начисто перечёркивает устоявшееся мнение, которого и я раньше придерживался, что движение с постоянной скоростью в результате оказанного воздействия является движением по инерции - нет, это называется движение по способности. Тело получило энергию и движется не по инерции, а с постоянной скоростью, которая постоянна, вследствие отсутствия воздействий, а не вследствие невосприятия воздействий. Грань тонкая, но ощутимая.

Аристотель считал, что покой является естественным состоянием земных тел, и потому все они стремятся к состоянию покоя: земные тела, стремясь к покою, при перемещении останавливаются, когда на них прекращается внешнее воздействие, а при подкидывании они падают на землю.
Кеплер был согласен с Аристотелем, лишь с небольшим дополнением - для космических тел покой также является естественным состоянием, и они тоже стремятся к состоянию покоя. По Кеплеру, планеты, на которые постоянно воздействует Солнце, находящееся в центре Мира, тоже стремятся остановиться. И чем дальше их орбита располагается от Солнца, тем медленнее они движутся, так как Солнцу труднее на них воздействовать, ведь сила излучения Солнца во все стороны Солнечной системы одинакова.

Часто пишут, что Кеплер ввёл в физику термин "инерция", подразумевая под ним прирождённое свойство материальных предметов сопротивляться внешнему воздействию, но это совсем не так. Сопротивление непременно подразумевает какие-то выполняемые действия. А Кеплер ввел новый термин именно как "бездействие, лень". Согласитесь - ведь лень сопротивлением мы назвать не можем! Кеплер хотел обозначить отдельным явлением то, что планеты, несмотря на всё влияние Солнца на них, несмотря на все солнечные усилия, не выполняют никаких действий по изменению своей скорости, которая тем ниже, чем дальше планета находится от Солнца. А мнение о "прирождённом свойстве" высказал Ньютон, он исказил понятие инерции Кеплера. Именно из его "Математических начал" и пошла гулять сказка про инерцию как сопротивление, а также про "силу инерции" и про инерцию как энергию, как саму силу.

* * *
Представим, что на неподвижное до поры физическое тело оказано какое-то направленное воздействие. Тело, воспринимая это воздействие, получило способность двигаться и, благодаря этой способности, перемещается, то есть движется по способности с какой-то постоянной скоростью. Ну, например, тело - это бильярдный шар, который покатился в результате удара игрока, то есть шар получил порцию энергии и катится, обладая этой кинетической энергией. Он катится не по инерции, а именно по способности, это две, как говорится, большие разницы, хотя в нашей физике, благодаря путанице в трудах Ньютона, считается, что это одно и то же.

Движение тела по инерции - это перемещение центра тяжести тела, продолженное в прежнем направлении с прежней скоростью, не взирая на (то есть, игнорируя) оказываемое на тело новое воздействие в ином направлении. Например, в кузове грузовика лежит тяжёлый ящик, не закреплённый к полу. Когда едущий равномерно с постоянной скоростью грузовик вдруг резко тормозит, этот ящик, если он низкий плоский, преодолевая трение, по инерции смещается вперёд по ходу движения и бьётся о передний борт. А если он узкий и стоял вертикально, то он падает плашмя вперёд на пол грузовика. Или, к примеру, человек отклоняется в сторону в автобусе и чуть не падает, когда автобус в движении резко поворачивает. То есть в движении инерция тела проявляется, когда воздействие на данное тело оказано не по направлению его движения, а навстречу или сбоку. Таким образом, инерция в прямолинейном движении, как и инерция в покое, точно так же означает невосприятие воздействия извне, а именно, бездействие тела какое-то время при воздействии на него. Сюда же следует отнести и тот случай, когда тело движется, и в том же направлении сзади на него оказано воздействие, но тело не сразу прибавляет скорость, то есть проявляет инерцию покоя в своём движении.
2025

Великие заблуждения. Движение по инерции

Согласно Первому закону Ньютона, материальный объект может перемещаться с постоянной скоростью "по инерции", пока не испытает очередного воздействия. Но если принять во внимание, что любое пространство вещественно, то есть содержит материальную среду (вещество), то становится понятно, что ни один объект сколько-нибудь долго с постоянной скоростью двигаться не сможет, так как его скорость при движении сквозь среду неуклонно будет снижаться. Так что движение "по инерции" - это движение после воспринятого воздействия либо
а) прямолинейное с постоянной скоростью, но, практически, краткое до одного мгновения, так как объект сразу же подвергается другим воздействиям, либо
б) это движение долгое, длительное, не обязательно прямолинейное, но с постоянно понижающейся скоростью, вследствие постоянных воздействий на объект частиц среды.

Если вспомнить, что термином "инерция" великий Кеплер назвал явление, заключавшееся в том, что планеты, находящиеся дальше от Солнца, двигались медленнее ближних, то есть как бы нехотя, тормозя, будто бы периодически бездействуя и не ускоряясь при постоянных "солнечных толчках", оказываемых одновременно на все планеты, то в нашем последнем случае движение объекта "по инерции" может означать движение в инертной среде, в среде, тормозящей движение инородного объекта.
Кстати, великий Декарт называл более инертными те предметы, у которых была больше площадь трения, тормозящего применяемое к ним воздействие. Так что, с его точки зрения, более инертным был не тяжёлый шар, а более лёгкий, но плоский ящик, который труднее сдвинуть с места из-за трения его дна о поверхность пола.

Таким образом, в современной формулировке Первого закона Ньютона инерциальная система отсчёта (ИСО) должна пониматься как система направленного движения без упоминания о постоянной скорости объекта. И ведь именно так, в действительности, физики изначально понимали и понимают ИСО - как движение по направлению и не более того. А вот математики этого не понимают, им постоянно мерещится возможность бесконечного движения по инерции в отсутствие сторонних воздействий или при их компенсации друг другом...
2024


Исследование инерции как явления

"Понятия силы инерции и центробежная сила впервые упоминаются у Ньютона в его классической книге «Математические начала натуральной философии». Говоря о «врождённой силе материи», то есть о свойстве любого тела сохранять своё состояние покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствии действия каких-либо сил, Ньютон не даёт чёткого определения силы инерции и смешивает понятие инерция - состояние, в котором находится тело, с понятием инертность - свойство тела. Ньютон также использует термин "центробежная сила", но рассматривает её как реальную физическую силу, то есть в первом значении, согласно БСЭ. Подобное смешение терминов сохраняется и по сей день". - это весь отрывок Вики. Егоров, брянский универ, 2013.

То есть лень, апатия, вялость, бездействие принимаются тут автором статьи Википедии за состояние. Но я думаю, что такое бездействие - это не состояние, а отсутствие стремления. А поскольку стремление осознаётся, и на осознание, как и любой процесс, нужно какое-то время, то это временное отсутствие со-знания всех частиц тела, отсутствие у тела осознания того, что надо двигаться, временное отсутствие осознания необходимости движения.
Хотя, возможно, Википедия в чём-то и права: ведь состоянием мы считаем покой или движение, а отсутствие Стремления есть отсутствие явления Движения, и это отсутствие пусть даже не движения вообще, а лишь одного явления, тоже есть в каком-то смысле покой. Короче, инерция покоя - это состояние тела, в котором тело чувствует давление, а стремления ещё не осознаёт, поскольку оно ещё у центра тяжести не возникло. Отсюда, кстати можно сделать вывод, что тело противодействует, то есть ответно давит на воздействующее тело, именно потому, что чувство давления возникает у него раньше осознания стремления. Следовательно, третий закон Ньютона о воздействии и равном ему противодействии к инерции отношения не имеет. Как раз это короткое время противодействия физическому телу необходимо для того, чтобы осознать, что на него оказывается воздействие, и проявить своё стремление как-то двигаться под этим воздействием, то есть выбрать смещение или поворот - сместиться или повернуться вокруг своей оси, не смещаясь.

Бездействие - это, однако же, не всегда апатия и вялость. Наоборот, чаще это не лень, а осознанное нежелание двигаться, то есть постоянное противодействие, если у тела есть сзади опора, не дающая сместиться. Такое бездействие не является инерцией, а как раз представляет собой состояние покоя тела.
Физическое тело может находиться в покое только в случае полной компенсации друг другом всех оказываемых на него воздействий. И здесь надо очень внимательно различать пространства, в которых тело находится в состоянии движения и в состоянии покоя. На линии (одномерное пространство) тело находится в покое, лишь когда равны противоположные воздействия на него. При этом тело вместе с линией может двигаться в другом направлении, по другой линии. На поверхности (двухмерное пространство) тело находится в покое только при воздействиях, компенсирующих друга в одной плоскости. При этом оно вместе с плоскостью может двигаться в направлениях, не совпадающих с плоскостью, то есть в других плоскостях. В трёхмерном пространстве для покоя телу необходима полная компенсация воздействий с разных сторон. Покоя в "отсутствие воздействий вообще" не бывает, так как абсолютное отсутствие движения вокруг тела невозможно, а любое движение материи в окружении физического тела означает хоть какое-то, но воздействие на тело.
2024


Вероятное неочевидное 3

Если к телу приложены две силы, то считается, что к нему приложена равнодействующая этих сил. Если направления сил не совпадают, то силы складываются геометрически, как векторы, а если силы совпадают или противоположны по направлению, то равнодействующая вычисляется арифметическим путём - силы либо суммируются, либо от большей отнимается меньшая. В результате тело смещается в направлении равнодействующей.

Когда тело движется по инерции с постоянной скоростью, и навстречу ему в какой-то момент приложена незначительная сила (например, порыв ветра), тело снижает скорость и продолжает двигаться по инерции. Понятно, что тело изменило скорость в результате приложения силы, но, так как оно продолжило перемещаться после приложения силы в противоположном относительно этой силы направлении, мы должны констатировать, что тело смещается по равнодействующей. Но движение по инерции в науке считается движением без приложения силы!

В другом случае, когда тело движется по инерции с постоянной скоростью, и с какой-то стороны в какой-то момент к нему приложена незначительная сила (например, толчок от препятствия), тело изменяет не только скорость, но и направление, и продолжает двигаться по инерции, но не в направлении приложенной силы и не в прежнем направлении, а в другом. Это можно объяснить только как движение в результате приложения силы, являющейся равнодействующей от приложенных сил. Но ведь тело двигалось "в отсутствие приложенных сил", то есть по инерции, а сила сбоку прилагалась только одна!

Получается, что движение тела по инерции всё же является движением с приложением к телу постоянной силы. Только силу эту тело прикладывает само к себе, само себя двигает, как, например, ходит человек, равномерно отталкиваясь ногами от земли, или катится с постоянной скоростью шар, отталкиваясь каждой своей точкой от поверхности.
2024