§ 13. Инерция

Физика, 7 сынып. Оқулық: Кронгарт Б.А. және т.б. (Мектеп, 2025). 5 тарау: Денелердің өзара әрекеттесуі. 78–81-беттер.

Нені үйренесің

• Инерция құбылысы деген не екенін және оның атауы қайдан шыққанын түсіндіруді.
• Инерция заңын тұжырымдауды: дене қашан бірқалыпты және түзу сызықты қозғалады немесе тыныштықта болады.
• Жер бетінде «таза» инерцияның неге дерлік болмайтынын түсінуді.
• Күнделікті құбылыстарды инерциямен түсіндіруді: автобустағы құлау, балғаны сапқа кигізу, кілемді қағу.

Ой қозғау

• Автобуспен келе жатырсың, ол күрт тоқтады. Сені қай жаққа шайқайды? Алға, қозғалыс бағытымен.
• Домалап келе жатқан допты тоқтату үшін не керек? Қандай да бір әсер: шөппен үйкеліс, қақпашының аяғы, қабырға.
• Тұрған үстел өздігінен бөлмеде жүріп кете ала ма? Жоқ, оны біреу итеруі керек.

Тақырыпты талдаймыз

Дене өздігінен қозғалысын өзгертпейді

Айналаңа қарашы: бөлмедегі үстел өздігінен жүрмейді. Доп жатады, оны біреу теппейінше. Қозғалтқышы өшірілген автомобиль ақыры тоқтайды. Бұл жағдайлардың бәрінде дененің жылдамдығы басқа дененің әсерінен өзгерді: аяқтың, жолдың, ауаның.

📌 Дененің жылдамдығы тек басқа денелердің әсерінен ғана өзгереді. Дене өздігінен үдемейді де, тоқтамайды да.

Галилейдің арбашалармен тәжірибесі

Шамамен 400 жыл бұрын итальяндық ғалым Галилео Галилей арбашаларды көлбеу жазықтықпен төмен сырғанатып, горизонталь бетке түсірді. Бетті ол ауыстырып отырды: құм, киіз, шыны (13.1-сурет).

• Құмда арбаша дерлік бірден тоқтайды.
• Киізде одан әрі жүреді.
• Шыныда өте ұзақ домалайды.

Галилей былай ойлады: бет неғұрлым тегіс болса, арбаша соғұрлым ұзақ жүреді. Ал егер бет мүлде тегіс болса, арбаша жылдамдығын өзгертпей, шексіз жүре берер еді.

💡 Мұндағы сандар шартты, бұл тәжірибенің «сызбасы» ғана: үйкеліс азайған сайын жолдың ұзарғаны жақсы көрінеді.

Инерция заңы

Тәжірибелерден табиғаттың басты заңдарының бірі шықты.

📌 Инерция заңы. Егер денеге басқа денелер әсер етпесе немесе олардың әсері теңгерілген (өтелген) болса, онда дене не тыныштық күйін сақтайды, не түзу сызықты және бірқалыпты қозғалады.

Ал инерция — осы құбылыстың өзі: денеге ешкім әсер етпегенше, ол тыныштық күйін немесе түзу сызықты және бірқалыпты қозғалысын сақтайды. Сөз латын тілінен келген: inertia — «қозғалмау, әрекетсіздік» деген мағына береді.

🌟 Галилей инерция заңын ашқанға дейін 2000 жылдан астам уақыт бойы ғылымда Аристотельше ойлайтын: дене қозғалуы үшін оған күш үздіксіз әсер етуі керек, ал күшсіз ол «тыныштыққа ұмтылады». Галилей мұның олай еместігін көрсетті. Бір тәжірибемен ол қозғалыс туралы түсінікті төңкеріп жіберді.

Жер бетінде инерция неге «көрінбейді»

Жерде кез келген денеге әрқашан бірдеңе әсер етеді: Жердің тартылысы, үйкеліс, ауаның кедергісі. Сондықтан «дене инерциясы бойынша қозғалады» деп сыртқы әсерлер аз болғанда және қысқа уақыт аралығына қарағанда ғана айта аламыз. Қозғалтқышы өшірілген автомобиль біраз уақыт инерциясы бойынша жүреді, бірақ кейін дөңгелектердің үйкелісі оны тоқтатады.

Осылай жүйткіп келе жатқан велосипедтің неге әлі ұзақ жүретінін, ал бұрылыста конькиші неге жүгіру жолынан шығып кету қаупіне ұшырайтынын түсіндіруге болады: дене өз қозғалысының бағыты мен жылдамдығын сақтауға тырысады (13.2 және 13.3-суреттер).

⚠️ Жиі кететін қате. Инерцияны денені «итеретін» күш деп ойлау. Инерция күш емес, ол — денелердің жылдамдықты сақтау қасиеті. Автобуста сені ешкім алға лақтырмайды: автобус тоқтады, ал сен бұрынғы жылдамдықпен инерциямен қозғала бердің.

💡 Инерция пайдалы да болады. Көптеген құрылғыларда ауыр дөңгелектер — маховиктер қойылады: олар үздіксіз айналып, машинаның ұшқарылықсыз, үнемді және ұзағырақ қозғалуына мүмкіндік береді, сонымен қатар біліктің бірқалыпты қозғалысын қамтамасыз етеді.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Ең жиі шатастыру: «дене қозғалып жатса, оған күш әсер етіп тұр». Баланың мұны мысалмен тексеруіне көмектесіңіз: арбаны (немесе ойыншық машинаны) тегіс еденмен итеріп жіберіп, қолды алғаннан кейін де ол жүре беретінін бірге байқаңыз.

Өзіңді тексер

• Дене неге өздігінен тоқтай да, үдей де алмайды? Дененің жылдамдығы тек басқа денелердің әсерінен өзгереді. Олардың әсері болмаса, жылдамдық сақталады.
• Қандай құбылысты инерция дейді? Басқа денелер әсер етпегенде (немесе олардың әсері теңгерілгенде) дененің тыныштық күйін немесе бірқалыпты түзу сызықты қозғалысын сақтауын.
• Галилей арбашалармен жасаған тәжірибелерден кейін қандай қорытындыға келді? Бет неғұрлым тегіс болса, арбаша соғұрлым ұзақ қозғалады; мүлде тегіс бетте ол тұрақты жылдамдықпен шексіз қозғалар еді. Осыдан инерция заңы шығады.
• Денелерге басқа денелер әсер етпесе, олармен не болады? Олар не тыныштықта болады, не түзу сызықты және бірқалыпты қозғалады.
• Автобус кенет тоқтағанда немесе жылдамдығын күрт арттырғанда жолаушылардың құлап қалуын қалай түсіндіруге болады? Тежелгенде аяқтар автобуспен бірге баяулайды, ал дене инерциямен алға қарай қозғала береді, сондықтан жолаушы алға құлайды. Күрт үдегенде, керісінше, дене инерциямен артта қалады да, жолаушы артқа құлайды.

Жаттығуларды шығарамыз

Тәжірибе жасаңдар

№ 1

«Тәжірибе жасаңдар», 1-тапсырма. Стақан мен қатырмақағаз (немесе қағаз) ал. Стақанды қатырмақағаздың үстіне қой. Алдымен қатырмақағазды ақырындап тартып ал. Екінші жолы қатырмақағазды жылдам тартып ал. Екі жағдайдағы стақанның қозғалысын сипатта. Қорытынды жаса.

Қалай ойлаймыз. Қатырмақағаздың стақанға үйкеліс күшімен қанша уақыт әсер ететінін ойла: бірінші жағдайда ұзақ, екіншісінде өте аз.

Шешуі. Тәжірибе қауіпсіз, пластик стақанды алып, ішіне аздап су құйып, астына тоқаш немесе таз қойған дұрыс.

1. Қатырмақағазды ақырын тартамыз: стақан қатырмақағазбен бірге жүреді, сосын аударылып кетуі мүмкін. Қатырмақағаз оған үйкелісімен ұзақ әсер етіп, оны үдетеді.
2. Жылдам суырамыз: қатырмақағаз ұшып шығады, ал стақан дерлік орнында қалады немесе сәл ғана жылжиды. Стақанның байқарлық жылдамдық алуға уақыты болмады, ол инерциямен тыныштық күйін сақтайды.

Жауабы: ақырын тартқанда стақан қатырмақағазбен бірге жүреді, күрт тартқанда орнында қалады. Қорытынды: дененің жылдамдығын өзгерту үшін әсер де, уақыт та керек; әсер болмаса, дене тыныштығын сақтайды (инерция).

№ 2

«Тәжірибе жасаңдар», 2-тапсырма. Спорт алаңындағы құм төгілген секіру шұңқырына бір орннан және қашықтықтан жүгіріп келіп секір. Қай жағдайда алысқа секіресің? Неге? Қандай құбылысты бақылауға болады?

Қалай ойлаймыз. Жерден үзілген сәтте сенде қандай жылдамдық бар: нөлге тең бе, әлде үлкен бе?

Шешуі. Алдымен ересек адамнан немесе дене шынықтыру мұғалімінен рұқсат керек, қатты жерге емес, құмға секіру керек. Жүгіріп келгенде сен алға қарай үлкен жылдамдықпен итеріліп шығасың. Ауада горизонталь қозғалысқа ештеңе кедергі келтірмейді, сондықтан инерциямен осы жылдамдықпен ұша бересің. Орнынан секіргенде горизонталь жылдамдық жоқ, сондықтан қашықтық аз болады.

Жауабы: жүгіріп келіп секіргенде қашықтық ұзағырақ. Мұнда инерция құбылысы байқалады: дене жиналған жылдамдығын сақтайды.

Түсіндіріңдер

№ 3

«Түсіндіріңдер», 1-тапсырма. 13.4-суретте балғаны сапқа кигізу тәсілі көрсетілген: балғасы бар сапты төменгі ұшымен үстелге ұрады. Түсіндір.

Қалай ойлаймыз. Үстелге соққанда не тоқтайды, ал не қозғала береді?

Шешуі. Үстелге соққанда сап кенет тоқтайды. Балғаның басы ауыр, ол инерциямен төмен қарай қозғала береді. Сөйтіп ол сапқа тығыз отырады.

Жауап үлгісі. Сап үстелге соғылғаннан тоқтайды, ал балғаның басы инерциямен төмен қозғалып, сапқа тығыз кигізіледі.

Жауабы: сап тоқтағанда балғаның басы инерциямен төмен қарай қозғалысын жалғастырып, сапқа тығызырақ отырады.

№ 4

«Түсіндіріңдер», 2-тапсырма. Сүрініп кеткен адам қай жаққа қарай құлайды? Тайғанап кеткен адам ше? Неліктен?

Қалай ойлаймыз. Кімнің аяғы кенет тоқтады, ал кімнің аяғы кенет алға қарай сырғып кетті?

Шешуі.

• Сүрінді: аяқ бір нәрсеге ілініп тоқтады, ал дененің жоғарғы бөлігі инерциямен алға қозғала береді. Алға құлайды.
• Тайғанады: аяқ тез алға қарай сырғып кетті (үйкеліс аз), ал дене инерциямен артта қалды. Артқа құлайды.

Жауабы: сүрінген алға, тайғанаған артқа құлайды; себебі — дененің жоғарғы бөлігінің инерциясы.

Талдаңдар

№ 5

«Талдаңдар», 1-тапсырма. 13.5, а, ә-суреттерде бейнеленген вагондардың қозғалыс жылдамдығы қалай өзгерген?

Қалай ойлаймыз. Жолаушының қай жаққа құлап бара жатқанына қара: вагон қозғалысы бойымен болса, вагон тежеліп жатыр; қозғалысқа қарсы болса, вагон үдеп жатыр.

Шешуі. Суретте жолаушы әр жаққа құлап барады. Егер ол артқа (вагон қозғалысына қарсы) құласа, вагонның жылдамдығы күрт артқан: вагон жолаушының аяғының астынан «суырылып» кеткен. Егер алға (қозғалыс бойымен) құласа, вагонның жылдамдығы күрт азайған: вагон тежелді, ал жолаушы инерциямен қозғалысын жалғастырды. а) жағдайда адам артқа құлайды: жылдамдық артқан; ә) жағдайда алға: жылдамдық азайған.

Жауабы: бір жағдайда вагонның жылдамдығы күрт артқан (жолаушы артқа құлаған), екіншісінде күрт азайған (жолаушы алға құлаған).

№ 6

«Талдаңдар», 2-тапсырма. ⭐ күрделілігі жоғары тапсырма. Галилей денелердің абсолют тегіс бет бойымен қозғалысын қарастыра отырып, мынадай қорытындыға келді: дене кез келген көлбеу жазықтықтың қандай биіктігінен түссе, дәл сондай биіктікке жоғары көтеріледі және бұл қозғалыс көлбеулік бұрышқа тәуелді емес. 13.6-суретті негізге алып, бұл пайымдауды жалғастырсақ, қандай қорытындыға келе аламыз?

Қалай ойлаймыз. Мұндай тапсырманы ойлануға тырысқанның өзі — жарайсың. Елестет: суретте төмен түсу мен көтерілудің көлбеулігі әртүрлі, көтерілу барған сайын жатықтана түседі. Көтерілуді мүлде горизонталь етсек, не болады?

Шешуі.

1. Дене төмен сырғанап, көтерілудің көлбеулігі қандай болса да, сол биіктікке көтеріледі.
2. Көтерілу неғұрлым жатық болса, сол биіктікке жету үшін дене жүріп өтуі керек жол соғұрлым ұзақ.
3. Көтерілуді горизонталь етсек (биіктік артпайды), дене бұрынғы биіктікке ешқашан жете алмайды және жылдамдығын сақтап, шексіз қозғалады.

Жауабы: мүлде тегіс горизонталь бетте дене тұрақты жылдамдықпен шексіз ұзақ қозғалады: бұл — инерция заңы.

№ 7

«Талдаңдар», 3-тапсырма. ⭐ күрделілігі жоғары тапсырма. Балалар ұзақ уақыт самокатта жүру үшін не істеу керегін біледі, бірақ олар неге олай болатынын түсіндіре алмайды. Балалар қандай құбылысты қолданады?

Қалай ойлаймыз. Самокаттағы бала не істейді: алдымен аяғымен итеріледі, сосын жібереді ме?

Шешуі. Балалар бірнеше рет итеріліп үдейді, сосын аяғын алып, итерілмей жүре береді. Жылдамдық инерциямен сақталады және баяу азаяды: үйкеліс аз.

Жауабы: инерция құбылысы: итергеннен кейін самокат жылдамдығын сақтап, ұзақ жүреді.

№ 8

«Талдаңдар», 4-тапсырма. ⭐ күрделілігі жоғары тапсырма. Екі бала сөзге келіп қалды: Қайсар кілемді шаңнан шаңсорғышпен, ал Алмас кілемді далаға іліп, оны таяқпен қағып тазалаған дұрыс деп есептейді. Кімдікі дұрыс деп ойлайсың?

Қалай ойлаймыз. Мұнда «жалғыз дұрыс» жауап жоқ, басты нәрсе — физиканы түсіндіру. Соққан кезде кілем мен шаңның не істейтінін еске түсір.

Шешуі. Қағу инерцияны пайдаланады. Кілем соққыдан кенет қозғалысқа келеді, сосын сондай кенет тоқтап, кері қайтады. Шаңның бөлшектері оған бекімеген, олар инерциямен қозғалысын жалғастырып, кілемнен ұшып шығады. Бірақ шаң бұл кезде аулаға тарайды. Шаңсорғыш ауамен бірге шаңды тартып алады, шаң қапшыққа жиналады және таралмайды, сондықтан пәтерде ол ыңғайлырақ.

Жауап үлгісі. Ауласы бар үйге қағу жарайды: ол шаң бөлшектерінің инерциясына негізделген. Пәтерде шаңсорғыш жақсы: ол шаңды ауаға көтермей, жинап алады. Мен екеуімен де келісер едім: олар әртүрлі құбылыстарды пайдаланады.

Жауабы: екі тәсіл де жұмыс істейді. Алмас шаңның инерциясын қолданады (кілем күрт тоқтағанда шаң ұшып шығады), Қайсар шаңды ауа ағынымен сорады; үйдің ішінде таза әрі ыңғайлысы — шаңсорғыш.

Жадынама

• Инерция — күш емес, денелердің жылдамдықты сақтау қасиеті.
• Жылдамдық тек басқа денелердің әсерінен өзгереді.
• Күнделікті құбылыстарды түсіндіргенде былай ізде: не тоқтады, ал не инерциямен қозғала берді.

Шағын тест