Курсовая работа по физике на тему Инерция - причина нарушения правил дорожного движения

Введение

На сегодняшний день проблема обеспечения безопасности дорожного движения и эксплуатации транспортных средств стоит на одном из первых мест в уголовной политике Российской Федерации. С 1990 года по настоящий день количество различного рода катастроф, связанных с транспортом в России неуклонно растёт. Также исследование статистики дорожно-транспортных происшествий (ДТП) свидетельствует об увеличении тяжести последствий и количества пострадавших в этих катастрофах. Как показывает статистика, причиной аварий и катастроф является легкомысленное отношение к транспортным средствам, отсутствие должной квалификации и даже простое игнорирование правил эксплуатации. Водитель должен владеть определенными знаниями о физических процессах и явлениях, которые могут сыграть решающую роль во время управления транспортным средством. Одним из таких явлений является движение транспортного средства по инерции.
Таким образом, целью работы является изучение инерции как причины нарушения правил дорожного движения.
Объектом исследования считаем процесс нарушения правил дорожного движения.
Предметом исследования является инерция как причина нарушения правил дорожного движения.
Согласно цели, объекту и предмету исследования, ставим перед собой ряд задач:
1) теоретически изучить явление инерции;
2) доказать, что инерция является причиной нарушения правил дорожного движения;
3) выяснить последствия нарушения правил дорожного движения для человека;
4) исследовать зависимость длины тормозного пути автомобиля от основных показателей, влияющих на его величину.
Методы исследования: теоретического характера – анализ научной литературы; эмпирического характера – моделирование, методы описательной математической статистики.
Структура работы: исследование состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы.
Глава 1. Движение по инерции в теоретическом аспекте
1.1. Явление инерции

Средневековый период развития механики заканчивается работами гениального итальянского ученого Галилео Галилея (1564—1642), исследования которого открыли новую эпоху в развитии механики. Исследования Г. Галилея изложены в его сочинении «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящиеся к механике и местному времени». Закон инерции был установлен Г. Галилеем для частного случая движения тела по гладкой горизонтальной плоскости. Приведем эту формулировку: когда тело движется по горизонтальной плоскости, не встречая никакого сопротивления, то движение его является равномерным и продолжалось бы бесконечно, если бы плоскость простиралась в пространстве без конца [13]. Результаты экспериментов Г. Галилея свидетельствовали о том, что чем меньше сопротивление движению, тем меньше изменение скорости и тем дольше движется шарик. Размышляя над такими результатами, Г. Галилей пришел гениальному выводу: при полном отсутствии силы трения или сопротивления скорость тела постоянна, и для поддержания движения не нужно прилагать никакой силы. Явление сохранения телом скорости при отсутствии внешних воздействий на него со стороны других тел называют инерцией, а это свойство тела — инертностью. А закон, открытый Г. Галилеем, называют законом инерции и формулируют так: если на тело не действуют другие тела, оно движется прямолинейно и равномерно или находится в состоянии покоя [14].
Отметим, что физический смысл закона инерции заключается в том, что свободные друг относительно друга материальные точки (материальные точки, на которые не действуют другие тела) движутся прямолинейно и равномерно.
О том, что телу свойственно хранить любое движение, а именно прямолинейный, свидетельствует такой опыт. Шарик движется прямолинейно по плоской горизонтальной поверхности, сталкиваясь с препятствием, которое имеет криволинейную форму, под действием этого препятствия шарик вынужден двигаться по дуге. Однако когда шарик доходит до конца препятствия, она перестает двигаться криволинейно и снова начинает двигаться по прямой линии.
Рассматривая механические движения в доме на берегу моря и в каюте корабля, Г. Галилей обнаружил, что они осуществляются одинаково, когда корабль плывет по гладкой поверхности без ускорения. Очень важным для всего последующего развития физики оказалось утверждение Галилея о том, что никакими механическими опытами, которые проводятся внутри инерционной системы отсчета (для пассажира ней есть каюта корабля), невозможно установить, находится эта система в покое, или движется равномерно и прямолинейно. Это утверждение называют принципом относительности Г. Галилея. Человек в каюте корабля может установить факт движения только тогда, когда она будет наблюдать внешние тела: остров, берег моря [14].
Инерция в более обобщенном виде рассматривалась и в работах И. Ньютона. Инерционными И. Ньютон назвал такие системы, для которых единственным источником ускорения есть сила, то есть взаимодействие с другими телами. Системы отсчета, которые движутся относительно инерциальных систем с ускорением поступательно или вращательно, ученый назвал неинерциальными. Ньютон, рассматривая инерциальную систему отсчета (ИСО), так и не смог указать тело, которое было бы для нее телом отсчета. Окружающие тела движутся ускоренно: дом вращается вокруг оси Земли, а вместе с ее поверхностью — вокруг Солнца. Системы отсчета, связанные с окружающими телами, неинерциальные, но их ускорения в основном очень малы. Ускорение автобуса составляет около 1 м/с2, большого корабля — несколько cм/с2, Земли — 6 мм/с2, Солнца — около 10-4 см/с2. Соответственно, чем больше масса тела отсчета, тем меньше его ускорение. Поэтому ИСО — это абстрактное понятие, если бы она существовала, то имела бы бесконечно большую массу. Очевидно, что наибольшую массу из тел, окружающих нас, имеет Солнце, поэтому связанная с ним система отсчета является почти инерционной. В этой ИСО начало отсчета координат совмещают с центром Солнца, а координаты осей проводят в направлении реальных звезд, которые можно считать неподвижными.
Однако для описания многих механических явлений с земных условий ИСО связывают с Землей, пренебрегая при этом вращательными движениями Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца. Например, изучая свободное падение, нужно было бы учитывать ускорение лаборатории (2-3 см/с2), поскольку Земля вращается вокруг своей оси. Но ускорение лаборатории в несколько сотен раз меньше ускорения свободного падения, поэтому им обычно пренебрегают. В большинстве задач Землю считают идеальным телом отсчета, а связанные с ней системы — инерционными [14].
Сейчас понятно, что абсолютно неподвижных тел или тел, которые движутся строго равномерно и прямолинейно, в природе не существует, поэтому инерционная система отсчета — такая же абстракция, как и материальная точка или абсолютно твердое тело. Инерционными системами отсчета называют системы, относительно которых тело движется равномерно прямолинейно или находится в покое. Время во всех ИСО измеряют одинаково. Масса тела m=const, его ускорения и силы взаимодействия не зависят от скорости ИСО. В любых ИСО все механические явления происходят одинаково при одних и тех же начальных условиях [13].
Таким образом, в рамках данного параграфа нами рассмотрены теоретические основы явления инерции, описаны положения Г. Галилея и И. Ньютона об инерционном движении.