§ 12. Второй закон Ньютона
Закон инерции и исторические представления
Закон инерции утверждает, что если на тело не действуют внешние силы (или их действие взаимно компенсируется), то тело сохраняет состояние покоя либо движется прямолинейно и равномерно.
Аристотель полагал, что движение требует постоянного усилия. Позже Галилео Галилей показал, что тело способно двигаться без воздействия внешних сил, если отсутствуют трение и сопротивление.
Исаак Ньютон обобщил эти идеи и включил закон инерции в свой первый закон Ньютона:
«Тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока внешние силы не заставят его изменить это состояние».
Инерциальные и неинерциальные системы отсчёта
Опыт с тележкой демонстрирует: при равномерном движении шарики на ней остаются на месте, но при торможении — смещаются, хотя сила к шарикам не приложена. Это означает, что в системе, движущейся с ускорением, закон инерции не выполняется.
Системы отсчёта делятся на два вида:
- инерциальные — где действует закон инерции;
- неинерциальные — где он нарушается.
Современная формулировка звучит так: существуют системы отсчёта, в которых тело сохраняет постоянную скорость при отсутствии внешних сил.
Какие системы считаются инерциальными?
В большинстве задач, связанных с движением на Земле, систему отсчёта, связанную с Землёй, можно считать инерциальной, поскольку возникающие ошибки малы.
Но при изучении движения звёзд и планет удобнее применять гелиоцентрическую систему, где центром является Солнце.
Любая система отсчёта, движущаяся равномерно и прямолинейно относительно инерциальной, также является инерциальной. Если же система движется с ускорением, то она относится к неинерциальным.