Питання, що є причиною руху тіл, цікавило людей ще з давніх часів. Давньогрецький учений Аристотель переконував, що причиною руху є дія одного тіла на інше, тобто рух без сторонньої дії неможливий. Як аргумент він наводив приклад про коня і воза. Допоки кінь тягне воза, він рухається. Якщо кінь зупиниться — віз також не рухатиметься. Авторитет Аристотеля був настільки великим, що його твердження ніхто не насмілився заперечувати протягом двох тисячоліть!

Лише в XVII ст. італійський учений-дослідник Галілео Галілей спробував спростувати це твердження. Досліджуючи рух кульки по похилому жолобу, він помітив, що її швидкість збільшується, коли куля котиться по похилому жолобу вниз, а коли куля котиться нагору — її швидкість зменшується. Галілей припустив, що, коли куля котитиметься по горизонтальній площині за повної відсутності тертя та будь-якого опору, її швидкість залишатиметься постійною і для підтримання руху не потрібно жодної причини!

Якщо на тіло не діють інші тіла, (або дія тіл скомпенсована), то воно перебуває у стані спокою або прямолінійного рівномірного руху. 

Щодо спокою, то цей закон підтверджується практично на кожному кроці: відносний спокій тіл можна порушити лише під впливом інших тіл. Зробити правильний висновок про те, що тіло зберігає також і стан прямолінійного рівномірного руху, людям заважало те, що в земних умовах механічний рух неодмінно супроводжується тертям, опором води або повітря тощо, які поступово зменшують швидкість тіла.

Рух тіла за відсутності дії на нього інших тіл ще називають рухом за інерцією (від лат. inertia — бездіяльність).

Інерція — це явище збереження тілом швидкості за відсутності зовнішніх дій на нього з боку інших тіл. 

Суть явища інерції, коли тіло зберігає свою швидкість і рухається «саме собою» ви часто використовуєте, навіть не задумуючись над цим.

Кому з вас не доводилось, розігнавшись на велосипеді, деякий час насолоджуватись рухом, не крутячи педалі!

Отже, якщо на тіло не діють інші тіла — воно зберігає свою швидкість сталою. Відповідно, щоб тіло змінило свою швидкість — необхідний вплив іншого тіла. І прояв явища інерції в цьому разі стає небезпечним, адже внаслідок інерції не можна миттєво змінити швидкість руху тіла — для цього потрібен час. 

Для того щоб тіло змінило швидкість, потрібна дія іншого тіла, або, як кажуть, взаємодія між тілами.

Практичні спостереження явища інерції дозволяють встановити ще одну закономірність: чим масивніше тіло, тим більше часу потрібно, щоб змінити його швидкість.

Інертність — це властивість тіла зберігати свій стан руху. 

Маса — це фізична величина, яка кількісно характеризує інертність тіла.

Усі тіла — людина, Земля, Сонце, краплина води, атом, молекула тощо мають масу.

Масу позначають малою латинською літерою т. У СІ одиницею маси є кілограм 1 (кг).

На практиці, окрім кілограма, застосовують й інші одиниці маси — тонна (т), центнер (ц), грам (г), міліграм (мг):

1 т = 1000 кг = 103 кг;

1 ц = 100 кг = 100 кг;

1 г = 0,001 кг = 10-3 кг;

1 мг = 0,000001 кг = 10-6 кг.

Для вимірювання маси існує декілька способів. Враховуючи розглянуті досліди, можна зробити висновок: маси двох тіл обернено пропорційні модулям швидкостей, яких вони набувають під час взаємодії:

Спосіб вимірювати масу тіла за зміною його швидкості під час взаємодії в повсякденному житті використовують не часто. Найбільш поширений і давній спосіб — це зважування тіла на важільних терезах. Зважити тіло — означає порівняти його масу з масою еталона в 1 кг. 

Маси різних тіл з однаковими об’ємами різні. Ця відмінність характеризується фізичною величиною, яку називають густиною речовини. 

Густину позначають грецькою буквою ρ («ро»). Тепер запишемо формулу для обчислення густини, позначивши масу літерою m, а об’єм — V:

Застосовують також одиницю густини грам на сантиметр кубічний (г/см3). Одиниці густини кілограм на метр кубічний і грам на сантиметр кубічний пов’язані співвідношенням: 

Задача 1. Кубик із ребром, що дорівнює 2 см, має масу 20 г. Визначте густину матеріалу, із якого виготовлено кубик. 

Задача 2. Свинцева куля об’ємом 40 см3 має масу 0,565 кг. Визначте, суцільна ця куля чи порожниста. Якщо куля порожниста, то визначте об’єм порожнини. 

Контрольні запитання

1. Наведіть приклади взаємодії тіл. 

2. За яких умов тіло перебуває у стані спокою? рухається рівномірно прямолінійно? 

3. Як рухається тіло, якщо на нього не діють інші тіла? 

4. Дайте означення інерції. 

5. Що відбувається з тілом, коли дії на нього інших тіл не скомпенсовані? 

6. Наведіть приклади, які свідчать про те, що для зміни швидкості руху тіла потрібен час. 

7. Дайте означення інертності. 

8. Які властивості тіла характеризуються його масою? 

9. Назвіть одиницю маси в CI. 

10. Назвіть способи вимірювання маси тіла. На якій властивості тіла ґрунтується кожен з них? 

11. Що показує густина речовини?

12. Які є способи визначення густини речовини?

13. Чому густина газів менша за густину рідин і твердих тіл?

Задачі

1. Маса склянки із соком становить 340 г 270 мг. Визначте масу налитого в склянку соку, якщо відомо, що маса порожньої склянки дорівнює 150 г 530 мг.

2. Із човна масою 180 кг, який перебував у спокої, зіскочив хлопчик. Швидкість руху хлопчика становила 4 м/с. Визначте масу хлопчика, якщо човен набув швидкості 1 м/с.

3. Подайте в кілограмах такі маси тіл: а) 5,3 т; б) 0,25 т; в) 4700 г; г) 150 г.

4. Подайте в грамах такі маси тіл: а) 5 кг 230 г; б) 270 г 840 мг; в) 56 г 91 мг.

5. Об’єм металевого виробу 50 см3, а його маса 355 г. Обчисліть густину цього металу. Який метал має таку густину? 

6. Об’єм залізної деталі 750 дм3. Визначте масу деталі.

7. Посудина, яку наповнили бензином, має масу 2 кг. Ця сама посудина без бензину має масу 600 г. Визначте місткість посудини.

8. Маса срібної фігурки 707 г, а її об’єм 0,7 дм3. Визначте, чи суцільна ця фігурка.

9. Скільки молекул міститься в 1 м3 води, якщо маса однієї молекули 3 • 10-26 кг?

Приклади навчальних цілей

• Опишіть, як поняття густини відноситься до маси тіла і об'єму.

• Поясніть, як тіла рівної маси можуть мати різні об'єми, і як тіла рівного об'єму можуть мати різні маси.

• Поясніть, чому зміна маси тіла або об'єму не впливає на його густину(тобто, чи розумієте ви густину, як властивість речовини).

• Виміряйте об'єм тіла шляхом спостереження за кількістю рідини, яку воно витісняє.

• Ідентифікуйте невідомий матеріал шляхом розрахунку його густини і порівняйте її з таблицею речовин з відомою густиною.