1 закон ньютона физика: Что такое первый закон Ньютона? (статья)

Исаак Ньютон – этапы жизни.
Не может быть!
Ньютон о себе.
Ньютон и анекдоты.
Ньютон и криминалистика.
Больно или обидно?
Как надо прыгать из движущегося вагона?

Схема – Законы Ньютона

1. Законы Ньютона
   1. Первый закон. Объект в состоянии покоя остается в покое и объект движется со скоростью v остается в движении со скоростью v тогда и только тогда, когда нет внешней сети на объект действует сила.
   2. Второй закон. Суммарная сила, действующая на объект, равна прямо пропорциональна и направлена ​​в ту же сторону, что и ускорение. Константа пропорциональности – это масса объекта.

                   F _нетто = м а

      
      
   3. Третий закон. Когда два объекта взаимодействуют в каком-либо манера, сила
      F ₁₂ воздействие первого объекта на второй равно по величине и противоположно направлению силы Ф ₂₁ второго объекта на первый.
      – Ф ₁₂ = Ф ₂₁
2. Применение законов Ньютона
   1. Объект, неподвижно висящий на рис. 1 выше, имеет грузом 800 Н. Найти напряжения T ₁ и Т ₂ в безмассовых канатах. Для объекта в состоянии покоя сумма сил, действующих на тело должен быть равен нулю. Поскольку напряжения нет ни в X или Y-направление, возьмите компоненты:
      
      

      (F нетто ) x = мА х = 0	(F нетто ) у = мА г = 0
      T 2 cos 20 или – T 1 cos 20 или = 0	Т 2 sin20 о + Т 1 sin20 или – 800Н = 0
      Т 2 Кос 20 o = T 1 cos 20 o	Т 2 sin20 о + Т 1 sin20 или = 800Н
      Т 2 = Т 1 = Т 2T sin20 или = 800 Н Т = 1,17 х 10 3 Н = Т 2 = Т 1

      
      
   2. Когда вы применяете второй закон Ньютона, вы должны быть очень внимательно относитесь к выбору системы.
      1. Представьте себе две массы m ₁ = 1,0 кг и м ₂ = 2,0 кг связаны безмассовой струну и тянут по поверхности без трения силой F = 9,0 Н, как показано на рис. 2а выше. Найдите (а) ускорение блоков и (б) натяжение в струне.
         1. На рис. 2а я выделил всю систему из двух блоков. Есть вертикальные силы. действующая на оба блока: нормальная сила поверхность и вес каждого блока. С нет ускорения в вертикальном направлении и нет трения (нам нужно было бы знать нормальную силу, чтобы найти силу трения сила на бруске), мы не будем рассматривать силы в вертикальном направлении. Единственный внешний горизонтальная сила, действующая на систему, равна F = 9.0 Н. Присутствуют внутренние горизонтальные силы действуя на блоки и струну, но мы не интересуются внутренними силами, потому что

            F _{сетка внешняя} = m _{система}
            9,0 Н = [(1,0 + 2,0) кг]

            и а = 3,0 м/с 2

         2. Теперь выбираем нашу систему, как показано на рис. 2b и 2c выше. Снова смотрю только по горизонтали сил. Я выделил:
            1. строку, испытывающую F _{1 s} , усилие блока 1 на струну и F _{2 с} , сила блока 2 на струне
            2. м ₁ переживание F _{с 1} = усилие струны на блоке
               1
            3. м ₂ переживание Ф _{с 2} , сила струны на блоке 2 и F = 9,0 Н.
         3. Для строки, F _{net external} = м _струна a
            F _{2 s} –  F _{1 с} = (0)3,0 м/с ² = 0
            So   F _{2 с} = F _{1 с}
            По третьему закону Ньютона,  F _{s 2} = F _{2 с} и F _{с 1} = F _{1 с}
            Таким образом, F _{с 2} = F _{2 с} = Ф _{1 с} = F _{с 1} .
            Отбрасываем все эти причудливые обозначения и пишем
            F _{s 2} = F _{2 с} = Ф _{1 с} = F _{с 1} = T, как показано на рис. 2c выше.
         4. Для m ₁ , F _{нетто внешнее} = m ₁ a
            T = 1,0 кг(3,0 м/с ² ) = 3,0 Н

            Для m ₂ , F _{внешняя сетка} = m ₂ a
            9,0 N – T = 2,0 кг(3,0 м/с ² ) = 6,0 Н
            Т = 3,0 Н

   3. Как видно из приведенного выше примера, Ньютон Третье Силы закона движения всегда действуют на различных объектов. Другими словами, они НЕ действуют на один и тот же объект.
   4. Примеры проблем в 107 Набор задач для законов Ньютона : 1-6.
3. Силы трения
   1. Сила трения f = µN, где коэффициент трения µ помечен индексом s для статические ситуации и k для движущихся объектов. Коэффициент трения для статических ситуаций всегда больше чем для кинетики. Статическая сила трения может перейти от 0 к значению, необходимому для перемещения объект.

   2. Нахождение силы трения (F _net ) _y = ma _y = m(0) = 0
      1. Для рис. 3a выше N – мг = 0,
         N = мг и f = µN = µмг
      2. Для рис. 3б, N + F sin Q – мг = 0,
         N = мг – F sin Q и f = µN = µmg – F sin Q)
      3. Для рис. 3с N – мг cos Q= 0.
         N = мг cos Q; f = мкН = мкг cos Q
   3. Примеры проблем в 107 Набор задач для законов Ньютона : 7-11.
4. Гравитационная сила F _г = Gm ₁ м ₂ /r ² , где m ₁ и m ₂ — массы две точечные частицы, разделенные расстоянием r.
   1. Вблизи земной поверхности на высоте h очень мало по сравнению с до радиуса Земли R _E . Вы можете лечить сферическая масса M _E как точечная масса, расположенная в центре земли. Сила на объекте масса m на высоте h над землей у земли равна F _г = GmM _E /(R _E + h) ² . С р _E намного больше h, отбросить h и F _г = GmM _E /R _E ² .

                  В общий,                     F _нетто = ма

   2. Для свободно падающего объекта, GmM _E /R _E ² = ma
      Для свободного падения a = g гмм _E /R _E ² = мг = Вес объекта
   3. (m g ) это не масса, умноженная на ускорение, это является силой. Чтобы определить направление силы в проблеме определитесь с направлением, которое нужно назвать положительным а затем посмотреть, находится ли мг в этом направлении. После при этом никогда не заменить
      -90,8 м/с ² для г дюймов (мг).

      Пример : Космонавт выводит шар для боулинга на круговую орбиту. вокруг Земли на высоте h 350 км. Найди период движения мяча. Радиус и масса земли М = 5,98 х 10 ²⁴ кг и
      R = 6,37 х 10 ⁶ м соответственно.

      Ответить к примеру : Радиус орбита шара для боулинга r = радиус R Земли + высота h над земной поверхностью =
      (6,37 + 0,35)10 ⁶ м, а постоянная в ньютоновской закон всемирного тяготения G = 6,67 x 10 ^-11 Н-м ² /кг ² . Сила гравитации создает центростремительное ускорение:

      		F нетто = ма
      		GMm/r 2 = mv 2 /r (Уравнение 1)
      	Поскольку v = 2pr/T,	GMm/r 2 = m(2pr/T) 2 /r
      	или	Т 2 = 4 шт. 2 r 3 /GM         и
      	Т = 2п (r 3 /GM) 1/2
      	= 2{(6,72 x 10 6 м) 3 /6,67 x 10 -11 Н-м 2 /кг 2 x 5,98 x 10 24 кг} 1/2
      	= 55 х 10 2 с

      
      
5. Бесплатные диаграммы тела
   1. Силовые диаграммы, такие как показанные на рис. 4 ниже называются диаграммами свободного тела. Они чрезвычайно важны при решении задач второго закона Ньютона.

   2. В каждой ситуации, показанной на рис. 4 выше, один или несколько силы действуют на объект. Все рисунки расположены по вертикали. плоскости и трением можно пренебречь, за исключением случаев (b) и (d). Нарисуйте свободные диаграммы тела для фигур, масштабируйте силы как можно ближе. Обозначьте все силы, действующие на объекты. Если объект имеет ускорение, показать его направление. Если ускорение отсутствует, указать что это ноль.

   3. На рис. 4′ выше (а) единственная сила, действующая на вес объекта m g . Его ускорение и не работают. (b) При постоянной скорости сеть сила, действующая на объект, должна быть равна нулю. вверх сила трения равна весу тела. (с) Нет равнодействующей силы, перпендикулярной плоскости. нормальная сила равна составляющей веса перпендикулярно плоскости. Составляющая веса параллельно плоскости дает ускорение вниз наклоняться. (d) Теперь в дополнение к силам, о которых говорилось в (c) существует сила трения вверх по плоскости, которая по модулю равна составляющей веса параллельно и вниз по плоскости. Разгона нет. (e) и (f) Единственная сила, действующая на объект в снаряде движение (без учета силы трения) вес объекта вниз. Ускорение упало.
   4. Разделение объектов в задачах со свободным телом

      Пример:

      Прямоугольный брусок массой m ₁ лежит на наклонная плоскость массы m ₂ , как показано на рисунке на рис. 5а выше. Между ними нет трения блоком и уклоном, ни между наклоном и поверхность, по которой он движется. Найдите выражение для F в пересчете на м ₁ , м ​​ ₂ и угол наклона Q так что блок остается в покое относительно наклоняться.

      Решение:

      На рис. масса m ₂ нормальная сила блока на склоне N _{1 на 2} , нормальный усилие пола на клин N _{пол на клине} , притяжение земли к склону, его вес, м ₂ г, и приложенная сила F.

      На рис. 5в выше силы, действующие на блок масса m ₁ нормальная сила наклона на блоке N _{2 по 1} и привлечение земля для блока, его масса, м ₁ г.

      Используя принцип суперпозиции, разделим задачу в силы в направлениях X и Y.

      Для м ₁ ,

      X	Д
      (F нетто ) x = m 1 a N 2 на 1 sin Q 1 = м 1 a                                  (Уравнение 1)	(F net ) y = m 1 (0) = 0 N 2 on1 cos Q- m 1 g = 0 N 2 on1 cos Q= м 1 г                                        (Уравнение 3)

      Для м ₂ ,

      X	Д
      (F нетто ) x = m 2 a F – N 1 на 2 sin Q 1 = m 2 a                                  (Уравнение 2)	(F net ) y = м 1 (0) = 0 Н пол на 2 – Н 1 на 2 cos Q-м 2 г = 0

      Согласно третьему закону движения Ньютона,

      N _{2 на 1} = N _{1 на 2}

      Мы можем переписать уравнение (2) как:

      F – N _{2 на 1} sin Q ₁ = m ₂ a            (Уравнение 2′)

      Замените уравнение (1) в уравнение (2′):

      F – m ₁ a = m ₂ a или F = (m ₁ + m ₂ )a               (Уравнение 4)

      Разделить уравнение (1) по уравнению (3):

      или тангенс Q= а/г и a = g tan Q            (Уравнение 5)

      Подставьте уравнение (5) в уравнение. (4):

      F = (m ₁ + m ₂ ) г желтовато-коричневый Вопрос
      

   5. Примеры проблем в 107 Набор задач для законов Ньютона : 12-24.