3 закона ньютона кратко: Три закона Ньютона с подробными объяснениями

Третий закон Ньютона

Цели урока:

1. Образовательная: Изучить III закон Ньютона, его особенности и значение, сформировать умение у учащихся применять III закон Ньютона для решения практических, логических, качественных задач.
2. Развивающая: развивать умение наблюдать, анализировать. Делать выводы, формировать учебно-коммуникативные навыки и умения учащихся:
   – отвечать на вопросы в соответствии с их характером;
   – уметь вести диалог с целью уточнения, получения, систематизации информации, с целью закрепления данной темы;
   – строить рассказ о физическом законе на основе плана;
   – умение пользоваться физическими приборами.
3. Воспитательная: воспитывать культуру учебного труда, уверенность, самостоятельность, умение слушать своих товарищей.
4. Здоровьесберегающая: Обеспечить школьникам возможность сохранения здоровья во время обучения физике.

Домашнее задание: Параграф 12, упражнение 12 (1, 2) письменно.

Подготовить рассказ о III законе Ньютона, пользуясь конспектом и планом ответа о физическом законе.

Оборудование урока:

1. Демонстрационное – на стол учителю:
   – пробирка с водой (1/3), пробка. Спиртовка, спички, штатив;
   – спичечный коробок на нитке, спички, лезвие, штатив;
   – машинка заводная;
   – 2 тележки (одна – с грузом, другая – без груза), гибкая линейка, спички.
2. Кинофильм “Третий законе Ньютона”.
3. Лабораторное оборудование – учащимся на парты: 2 динанометра, нить.
4. Конспекты для учащихся “Третий закон Ньютона” на партах.
5. Записи на доске:
   – Тема урока “III закон Ньютона”.
   – Вопросы к фильму:
   – Сформулируйте “Третий закон Ньютона”.
   – Могут ли силы возникать по одной?
   – Какова природа этих сил?
   – Можно ли эти силы складывать?
   – Слова:
   1. “Законы Ньютона”
   2. I закон
   3. II закон
   4. III закон8
   – Домашнее задание: Параграф 12, упражнение 12 (1,2) письменно; рассказ по плану и конспекту.
   – Портрет И.Ньютона;
   – Рисунок “Мальчик сидит на доске”, стрелки из бумаги цветной, пластилин.
6. Мультимедиапроектор, компьютер, презентация.
7. Дополнительно:
   Карточки в двух вариантах (по 4 задания в каждом) с выбором ответа.

Ход урока

I. Мобилизующее начало урока. Взаимное приветствие учителя и учащихся.

Организация класса.

Цель: Психологический настрой учащихся на предстоящее занятие; обеспечение нормальной обстановки.

– Проверка отсутствующих;
– Проверка рабочих мест, внешнего вида учащихся;

– Организация внимания (использование здоровьесберегающих технологий: упражнения с “восьмеркой”. Учащиеся стоя делают “восьмерку” правой рукой в воздухе, затем то же левой рукой).

II. Актуализация знаний учащихся.

Цель: проверка итогов предыдущей работы, воспроизводство знаний полученных на уроках, создание мотивации на освоение нового материала.

1) К доске вызвать 2-х учащихся: выполнить задачи № 1 и № 2 из домашнего упражнения 11.

Учитель: Есть вопросы по домашнему заданию?

2) Работа с классом.

(Пока два ученика работают у доски.)

Учитель: На предыдущих уроках мы изучим I и II законы Ньютона.

Учитель: ответьте на вопросы:

1. Почему машинка покоится?
2. Сформулируйте I закон Ньютона. Как математически записать I закон Ньютона?
3. Как изменить скорость тела?
4. Что такое сила?
5. Дайте ответ о II законе Ньютона по плану (слайд – план ответа о физическом законе).
6. Как математически записать II закон Ньютона?
7. Напишите на доске кратко запись I закон Ньютона и II закон Ньютона.
8. Оцените ответ о II законе Ньютона (слайд – план рецензии)

9. По приведенным рисункам ответьте на вопросы: “Как движется тело?”, “Куда направлено ускорение?” (слайд). Дайте краткий ответ.
10. Проверка задач из Упражнения 11 (1,2) (устные ответы детей).

III. Изучение нового материала.

Итак, ребята, мы изучили I и II закон Ньютона. Мы узнали, при каком условии тело сохраняет свою скорость постоянной в ИСО, о том, что в результате взаимодействия тело приобретает ускорение, которое прямо пропорционально силе и обратно пропорционально его массе. Но ни I, ни II закон Ньютона не говорит нам о том, что же будет происходить со вторым взаимодействующим телом. Речь пойдет о III законе Ньютона.

Ударьте рукой по столу. Что вы испытали?

– Боль.
– Почему? Ведь это вы бьете стол, а не он вас.

На рисунке изображен мальчик. Он сидит на доске.

– Что произошло с доской?
– Она прогнулась.

Ответы на эти вопросы мы узнаем, если изучим III закон Ньютона.

III закон Ньютона объясняет явление отдачи при выстреле. Откат пушки и есть результат отдачи при выстреле (слайд). III закон Ньютона лежит в основе реактивного движения (слайд), движения кальмара и т.д.

Откройте тетради и запишите тему урока.

1) Вспомним опыт с 2-мя тележками. Ученица выходит к доске и демонстрирует классу опыт с двумя тележками. Для опыта взяты две одинаковые тележки, на которых стоят непрозрачные банки. Одна банка пустая, а другая банка с грузом внутри. К одной тележке прикреплена гибкая линейка и завязана ниткой. Тележки приводят в соприкосновение, затем нитку пережигают, после чего тележки разъезжаются в противоположные стороны на разные расстояния. Ученица говорит о том, что обе тележки получают при взаимодействии друг с другом ускорение. Эти ускорения направлены в противоположные стороны. Тележки при взаимодействии изменили свою скорость по разному, так как их массы не одинаковы. Отношения модулей ускорений двух взаимодействующих тел равно обратному отношению их масс.

Вывод: если первое тело действует на второе с силой F₁, то второе тело действует на первое с силой F₂, равной по модулю и противоположной по направлению. Учащиеся догадываются о том, что на тележке, которая получила меньшее ускорение при взаимодействии стояла банка с грузом. Проверяем это, открываем банки.

2) Посмотрим кинофильм “III закон Ньютона”.

После просмотра кинофильма мы ответим на вопросы:
– Как формулируется III закон Ньютона?
– Могут ли эти силы возникать по одной?
– Какова природа этих сил?
– Можно ли эти силы складывать?

Просмотр кинофильма.

Ответы на вопросы к фильму.

3) Откроем учебник на странице 49, прочитаем формулировку, кратко запишем III закон Ньютона на доске и в тетрадях “Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.

Учитель: Ньютон сформулировал третий закон так: “Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе – действие двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны”.

4) Сделаем паузу (Упражнения для глаз).

5) А теперь исследуем на опытах III закон Ньютона.

Вопросы: Как вы думаете, что произойдет, если…
– Опыт с динамометрами.
– Опыт с пробиркой.
– Опыт с лезвием.

6) Рассмотрим особенности III закона Ньютона.

У вас на партах лежат конспекты (слайд).

Обсудим рисунки.

IV. Закрепление.

1) А теперь попробуем объяснить.

– Почему линейка прогнулась под мальчиком? (Стрелки прикрепить!).

– Почему руке больно, когда мы ударяем ею по парте?

2) Прослушаем подготовленное сообщение о том, как Ньютон проводил опыты (Приложение 1).

3) Работа по рисункам (на доске).

– Мяч ударился о стенку и подействовал на стенку силой F₁. С какой силой стенка действует на мяч?

– Луна притягивает к себе Землю. Притягивает ли Земля Луну? Какова природа этих сил?

4) Попробуем составить рассказ о III законе Ньютона по плану (слайд).

V. Итоги урока.

Учитель: Итак, ребята сегодня на уроке мы изучили III закон Ньютона. Что нового узнали на уроке, чему научились?

*Если останется время, раздать карточки и листочки для ответов (работа в парах, взаимопроверка) (Приложение 2).

Литература.

1. Современный урок физики в средней школе / В.Г. Разумовский, Л.С. Хижнякова, А.И. Архипова и др.; под ред. В.Г. Разумовского, Л.С. Хижняковой – М. Просвещение, 1983.
2. А.В. Усова, З.А. Вологодская. Самостоятельная работа учащегося по физике в средней школе. – М. Просвещение, 1981.
3. В.Ф. Шаталов. Опорные конспекты по физике.
4. А.Е. Марон, Е.А. Марон. Физика 9 кл. Дидактические материалы. – М. Дрофа, 2007.

Классическая механика | это… Что такое Классическая механика?

Класси́ческая меха́ника — вид механики (раздела физики, изучающего законы изменения положений тел в пространстве со временем и причины, это вызывающие), основанный на законах Ньютона и принципе относительности Галилея. Поэтому её часто называют «Ньютоновской механикой».

Классическая механика подразделяется на:

• статику (которая рассматривает равновесие тел)
• кинематику (которая изучает геометрическое свойство движения без рассмотрения его причин)
• динамику (которая рассматривает движение тел).

Существует несколько эквивалентных способов формального математического описания классической механики:

• Законы Ньютона
• Лагранжев формализм
• Гамильтонов формализм
• Формализм Гамильтона — Якоби

Классическая механика даёт очень точные результаты, если её применение ограничено телами, скорости которых много меньше скорости света, а размеры значительно превышают размеры атомов и молекул. Обобщением классической механики на тела, двигающиеся с произвольной скоростью, является релятивистская механика, а на тела, размеры которых сравнимы с атомными — квантовая механика. Квантовая теория поля рассматривает квантовые релятивистские эффекты.

Тем не менее, классическая механика сохраняет своё значение, поскольку:

1. она намного проще в понимании и использовании, чем остальные теории
2. в обширном диапазоне она достаточно хорошо описывает реальность.

Классическую механику можно использовать для описания движения таких объектов, как волчок и бейсбольный мяч, многих астрономических объектов (таких, как планеты и галактики), и иногда даже многих микроскопических объектов, таких как молекулы.

Классическая механика является самосогласованной теорией, то есть в её рамках не существует утверждений, противоречащих друг другу. Однако, её объединение с другими классическими теориями, например классической электродинамикой и термодинамикой приводит к появлению неразрешимых противоречий. В частности, классическая электродинамика предсказывает, что скорость света постоянна для всех наблюдателей, что несовместимо с классической механикой. В начале XX века это привело к необходимости создания специальной теории относительности. При рассмотрении совместно с термодинамикой, классическая механика приводит к парадоксу Гиббса, в котором невозможно точно определить величину энтропии, и к ультрафиолетовой катастрофе, в которой абсолютно чёрное тело должно излучать бесконечное количество энергии. Попытки разрешить эти проблемы привели к возникновению и развитию квантовой механики.

Содержание 1 Основные понятия 2 Основные законы 2.1 Принцип относительности Галилея 2.2 Законы Ньютона 2.3 Закон сохранения импульса 2.4 Закон сохранения энергии 3 За пределами применимости законов Ньютона 4 История 4.1 Древнее время 4.2 Средние века 4.3 Новое время 4. 3.1 XVII век 4.3.2 XVIII век 4.3.3 XIX век 4.4 Новейшее время 5 Ограничения классической механики 6 Примечания 7 Интернет-ссылки 8 Литература

Основные понятия

Классическая механика оперирует несколькими основными понятиями и моделями. Среди них следует выделить:

• Пространство. Считается, что движение тел происходит в пространстве, являющимся евклидовым, абсолютным (не зависит от наблюдателя), однородным (две любые точки пространства неотличимы) и изотропным (два любых направления в пространстве неотличимы).
• Время — фундаментальное понятие, постулируемое в классической механике. Считается, что время является абсолютным, однородным и изотропным (уравнения классической механики не зависят от направления течения времени).
• Система отсчёта состоит из тела отсчёта (некоего тела, реального или воображаемого, относительно которого рассматривается движение механической системы), прибора для измерения времени и системы координат.
• Масса — мера инертности тел.
• Материальная точка — модель объекта, имеющего массу, размерами которого пренебрегают в решаемой задаче^[1]. Тела ненулевого размера могут испытывать сложные движения, поскольку может меняться их внутренняя конфигурация, например, тело может вращаться или деформироваться. Тем не менее, в определённых случаях к подобным телам применимы результаты, полученные для материальных точек, если рассматривать такие тела, как совокупности большого количества взаимодействующих материальных точек. Материальные точки в кинематике и динамике обычно описывают следующими величинами:
  • Радиус-вектор  — вектор, проведённый из начала координат в точку расположения тела, характеризует положение тела в пространстве^[1]
  • Скорость является характеристикой темпа изменения положения тела со временем, определяется как производная радиус-вектора по времени^[1]

  • Ускорение — скорость (темп) изменения скорости, определяется как производная скорости по времени^[1]

  • Импульс (устаревшее название — количество движения) — векторная физическая величина, равная произведению массы материальной точки на её скорость^[2]

  • Кинетическая энергия — энергия движения материальной точки, определяемая как половина произведения массы тела на квадрат её скорости^[3]

• Сила — физическая величина, характеризующая степень взаимодействия тел между собой. Представляет собой функцию координат и скорости материальной точки, определяющую производную её импульса по времени^[4].
  • Если работа силы не зависит от вида траектории, по которой двигалось тело, а определяется только его начальным и конечным положениями, то такая сила называется потенциальной. Взаимодействие, происходящее посредством потенциальных сил, может описываться потенциальной энергией. По определению, потенциальной энергией называется функция координат тела такая, что сила, действующая на тело равна градиенту от этой функции, взятой с обратным знаком:

Основные законы

Принцип относительности Галилея

Основная статья: Принцип относительности

Основным принципом, на котором базируется классическая механика является принцип относительности, сформулированный на основе эмпирических наблюдений Г. Галилеем. Согласно этому принципу существует бесконечно много систем отсчёта, в которых свободное тело покоится или движется с постоянной по модулю и направлению скоростью. Эти системы отсчёта называются инерциальными и движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Во всех инерциальных системах отсчёта свойства пространства и времени одинаковы, и все процессы в механических системах подчиняются одинаковым законам. Этот принцип можно также сформулировать как отсутствие абсолютных систем отсчёта, то есть систем отсчёта, каким-либо образом выделенных относительно других^[5].

Законы Ньютона

Основная статья: Законы Ньютона

Основой классической механики являются три закона Ньютона.

Первый закон устанавливает наличие свойства инертности у материальных тел и постулирует наличие таких систем отсчёта, в которых движение свободного тела происходит с постоянной скоростью (такие системы отсчёта называются инерциальными).

Второй закон Ньютона вводит понятие силы как меры взаимодействия тела и на основе эмпирических фактов постулирует связь между величиной силы, ускорением тела и его инертностью (характеризуемой массой). В математической формулировке второй закон Ньютона чаще всего записывается в следующем виде:

где  — результирующий вектор сил, действующих на тело;  — вектор ускорения тела; m — масса тела.

Второй закон Ньютона может быть также записан в терминах изменения импульса тела :

В такой форме закон справедлив и для тел с переменной массой, а также в релятивистской механике.

Второго закона Ньютона недостаточно для описания движения частицы. Дополнительно требуется описание силы , полученное из рассмотрения сущности физического взаимодействия, в котором участвует тело.

Третий закон Ньютона уточняет некоторые свойства введёного во втором законе понятия силы. Им постулируется наличие для каждой силы, действующей на первое тело со стороны второго, равной по величине и противоположной по направлению силы, действующей на второе тело со стороны первого. Наличие третьего закона Ньютона обеспечивает выполнение закона сохранения импульса для системы тел.

Закон сохранения импульса

Основная статья: Закон сохранения импульса

Закон сохранения импульса является следствием законов Ньютона для замкнутых систем, то есть систем, на которые не действуют внешние силы или действия внешних сил скомпенсированы и результирующая сила равна нулю. С более фундаментальной точки зрения существует взаимосвязь закона сохранения импульса и однородности пространства^[2], выражаемая теоремой Нётер.

Закон сохранения энергии

Основная статья: Закон сохранения энергии

Закон сохранения энергии является следствием законов Ньютона для замкнутых консервативных систем, то есть систем, в которых действует только консервативные силы. С более фундаментальной точки зрения существует взаимосвязь закона сохранения энергии и однородности времени^[3], выражаемая теоремой Нётер.

За пределами применимости законов Ньютона

Классическая механика также включает в себя описания сложных движений протяжённых неточечных объектов. Законы Эйлера обеспечивают расширение законов Ньютона на эту область. Понятие угловой момент опирается на те же математические методы, используемые для описания одномерного движения.

Уравнения движение ракеты расширяют понятие скорости, когда импульса объекта меняется со временем, чтобы учесть такой эффект как потеря массы. Есть две важные альтернативные формулировки классической механики: механика Лагранжа и Гамильтонова механика. Эти и другие современные формулировки, как правило, обходят понятие «сила», и делают упор на другие физические величины, такие как энергия или действие, для описания механических систем.

Приведенные выше выражения для импульса и кинетической энергии действительны только при отсутствии значительного электромагнитного вклада. В электромагнетизме, второй закон Ньютона для провода с током нарушается, если не включает в себя вклад электромагнитного поля в импульс системы выраженный через вектор Пойнтинга поделённый на c₂, где c — это скорость света в свободном пространстве.

История

Древнее время

Классическая механика зародилась в древности главным образом в связи с проблемами, которые возникали при строительстве. Первым из разделов механики, получившим развитие стала статика, основы которой были заложены в работах Архимеда в III веке до н. э. Им были сформулированы правило рычага, теорема о сложении параллельных сил, введено понятие центра тяжести, заложены основы гидростатики (сила Архимеда).

Средние века

XIV веке французский философ Жан Буридан разработал теорию импетуса. В дальнейшем её развил ученик Жана — епископ Альберт Саксонский.

Новое время

XVII век

Динамика как раздел классической механики начал развиваться только в XVII веке. Его основы были заложены Галилео Галилеем, который первым правильно решил задачу о движении тела под действием заданной силы. На основе эмпирических наблюдений им были открыты закон инерции и принцип относительности. Помимо этого Галилеем внесён вклад в зарождение теории колебаний и науки о сопротивлении материалов.

Христиан Гюйгенс проводил исследования в области теории колебаний, в частности изучал движение точки по окружности, а также колебания физического маятника. В его работах были также впервые сформулированы законы упругого удара тел.

Заложение основ классической механики завершилось работами Исаака Ньютона, сформулировавшего в наиболее общей форме законы механики и открывшего закон всемирного тяготения. Им же в 1684 году был установлен закон вязкого трения в жидкостях и газах.

Так же в XVII веке в 1660 году был сформулирован закон упругих деформаций, носящий имя своего первооткрывателя Роберта Гука.

XVIII век

В XVIII веке зарождается и интенсивно развивается аналитическая механика. Её методы для задачи о движении материальной точки были разработаны Леонардом Эйлером, которые заложил основы динамики твёрдого тела. Эти методы основываются на принципе виртуальных перемещений и на принципе Д’Аламбера. Разработку аналитических методов завершил Лагранж, которому удалось сформулировать уравнения динамики механической системы в наиболее общем виде: с использованием обобщённых координат и импульсов. Помимо этого, Лагранж принял участие в заложении основ современной теории колебаний.

Альтернативный метод аналитической формулировки классической механики основывается на принципе наименьшего действия, который впервые был высказан Мопертюи по отношению к одной материальной точке и обобщён на случай системы материальных точек Лагранжем.

Так же в XVIII веке в работах Эйлера, Даниила Бернулли, Лагранжа и Д’Аламбера были разработаны основы теоретического описания гидродинамики идеальной жидкости.

XIX век

В XIX веке развитие аналитической механики происходит в работах Остроградского, Гамильтона, Якоби, Герца и др. В теории колебаний Раусом, Жуковским и Ляпуновым была разработана теория устойчивости механических систем. Кориолис разработал теорию относительного движения, доказав теорему о разложении ускорения на составляющие. Во второй половине XIX века происходит выделение кинематики в отдельный раздел механики.

Особенно значительны в XIX веке были успехи в области механики сплошной среды. Навье и Коши в общей форме сформулировали уравнения теории упругости. В работах Навье и Стокса были получены дифференциальные уравнения гидродинамики с учётом вязкости жидкости. Наряду с этим происходит углубление знаний в области гидродинамики идеальной жидкости: появляются работы Гельмгольца о вихрях, Кирхгофа, Жуковского и Рейнольдса о турбулентности, Прандтля о пограничных эффектах. Сен-Венан разработал математическую модель, описывающую пластические свойства металлов.

Новейшее время

В XX веке интерес исследователей переключается на нелинейные эффекты в области классической механики. Ляпунов и Анри Пуанкаре заложили основы теории нелинейных колебаний. Мещерский и Циолковский провели анализ динамики тел переменной массы. Из механики сплошной среды выделяется аэродинамика, основы которой разработаны Жуковским. В середине XX века активно развивается новое направление в классической механике — теория хаоса. Важными также остаются вопросы устойчивости сложных динамических систем.

Ограничения классической механики

Область применимости классической механики.

Классическая механика дает точные результаты для систем, которые мы встречаем в повседневной жизни. Но её предсказания становятся некорректными для систем, скорость которых приближается к скорости света, где она заменяется релятивистской механикой или для очень малых систем, где действуют законы квантовой механики. Для систем, которые объединяют оба эти свойства, вместо классической механики применяется релятивистская квантовая теория поля. Для систем с очень большим количеством составляющих, или степеней свободы, классическая механика также не может быть адекватной, зато используются методы статистической механики.

Классическая механика является широко применяемой, потому что она, во-первых, гораздо проще и легче в применении, чем перечисленные выше теории, и, во-вторых, имеет большие возможности для аппроксимации и применения для очень широкого класса физических объектов, начиная с привычных, таких как волчок или мяч, до больших астрономических объектов (планеты, галактики) и совсем микроскопических (органические молекулы).

Хотя классическая механика является в целом совместимой с другими «классическими» теориями, такими как классическая электродинамика и термодинамика, имеются некоторые несоответствия между этими теориями, которые были найдены в конце 19 века. Они могут быть решены методами более современной физики. В частности, уравнения классической электродинамики неинвариантны относительно преобразований Галилея. Скорость света входит в них как константа, что означает, что классическая электродинамика и классическая механика могли бы быть совместимы только в одной избранной системе отсчета, связанной с эфиром. Однако, экспериментальная проверка не выявила существование эфира, что привело к созданию специальной теории относительности, в рамках которой были модифицированы уравнения механики. Принципы классической механики также несовместимы с некоторыми утверждениями классической термодинамики, что приводит к парадоксу Гиббса, согласно которому невозможно точно установить энтропию, и к ультрафиолетовой катастрофе, в которой абсолютно черное тело должно излучать бесконечное количество энергии. Для преодоления этих несовместимости была создана квантовая механика.

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4} Петкевич В. В. Теоретическая механика М.:Наука, 1981. cтр.9.
2. ↑ ^{1 2} Ландау, Лифшиц, с. 26—28
3. ↑ ^{1 2} Ландау, Лифшиц, с. 24—26
4. ↑ Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1979. — Т. I. Механика. — С. 71. — 520 с.
5. ↑ Ландау, Лифшиц, с. 14—16

Интернет-ссылки

• Видеолекция 1. Физика: Классическая механика (осень 1999) // Лекции Массачусетского технологического института: 8.01

Литература

• Арнольд В.И. Авец А. Эргодические проблемы классической механики.. — РХД, 1999. — 284 с.
• Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. Физика для школьников старших классов и поступающих в вузы.  — М.: Академия, 2008. — 720 с. — (Высшее образование). — 34 000 экз. — ISBN 5-7695-1040-4
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Издание 5-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2006. — Т. I. Механика. — 560 с. — ISBN 5-9221-0715-1
• А. Н. Матвеев. Механика и теория относительности. — 3-е изд. — М.: ОНИКС 21 век: Мир и Образование, 2003. — 432 с. — 5000 экз. — ISBN 5-329-00742-9
• Ч. Киттель, У. Найт, М. Рудерман Механика. Берклеевский курс физики. — М.: Лань, 2005. — 480 с. — (Учебники для вузов). — 2000 экз. — ISBN 5-8114-0644-4
• Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Механика. — Издание 5-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2004. — 224 с. — («Теоретическая физика», том I). — ISBN 5-9221-0055-6
• Г. Голдстейн. Классическая механика. — 1975. — 413 с.
• С. M. Тарг. Механика — статья из Физической энциклопедии

Технический уголок BSMS / CAD: Законы движения Ньютона

В Англии жил парень по имени Сэр Исаак Ньютон . Немного душный, с плохой прической, но вполне интеллигентный парень. Он работал над разработкой исчисления и физики одновременно. В ходе своей работы он выдвинул три основные идеи, применимые к физике большинства движений (НЕ к современной физике). Идеи проверялись и проверялись столько раз на протяжении многих лет, что ученые теперь называют их Три закона движения Ньютона .

 

  

Первый закон гласит, что объект в покое имеет тенденцию оставаться в покое, а объект в движении стремится оставаться в движении с тем же направлением и скоростью. Движение (или отсутствие движения) не может измениться без действия неуравновешенной силы. Если с вами ничего не происходит и ничего не происходит, вы никогда никуда не пойдете. Если вы идете в определенном направлении, пока с вами ничего не случится, вы всегда будете идти в этом направлении. Навсегда.

Вы можете увидеть хорошие примеры этой идеи, когда посмотрите видеозапись астронавтов . Вы когда-нибудь замечали, что их инструменты плавают? Их можно просто разместить в пространстве, и они останутся на одном месте. Нет никакой мешающей силы, которая могла бы изменить эту ситуацию. То же самое верно, когда они бросают предметы на камеру. Эти объекты движутся по прямой линии. Если бы они что-то бросили во время выхода в открытый космос, этот объект продолжал бы двигаться в том же направлении и с той же скоростью, если бы ему не мешали; например, если гравитация планеты притягивает ее (Примечание: это действительно очень простой способ описать большую идею. Вы узнаете все настоящие детали — и математику — когда начнете посещать более сложные занятия по физике).

 

  

Второй закон гласит, что ускорение объекта, создаваемое чистой (суммарной) приложенной силой, прямо связано с величиной силы, имеет то же направление, что и сила, и обратно пропорционально массе. объекта (инверсия – это значение, которое больше другого числа… инверсия 2 равна 1/2). Второй закон показывает, что если вы приложите одинаковую силу к двум объектам разной массы, вы получите разные ускорения (изменения в движении). Эффект (ускорение) на меньшей массе будет больше (заметнее). Влияние силы в 10 ньютонов на бейсбольный мяч будет намного больше, чем та же сила, действующая на грузовик. Разница в эффекте (ускорении) полностью обусловлена ​​разницей в их массах.

 

Третий закон гласит, что на каждое действие (силу) существует равное и противоположное противодействие (сила). Силы находятся парами. Подумайте о времени, когда вы сидите в кресле. Ваше тело прилагает силу вниз, и этот стул должен прилагать равную силу вверх, иначе стул рухнет. Это вопрос симметрии. Действующие силы встречают другие силы в противоположном направлении. Есть также пример стрельбы пушечным ядром. Когда пушечное ядро ​​летит по воздуху (при взрыве), пушка отталкивается назад. Сила, выталкивающая шар, была равна силе, толкающей пушку назад, но влияние на пушку менее заметно, поскольку она имеет гораздо большую массу. Этот пример похож на удар ногой, когда пуля стреляет вперед.

 

Движение Волнение

Когда вы подбрасываете футбольный мяч в воздух, почему он снова падает? Разве это не должно продолжаться?

Ключевые слова: механика, Ньютон, ускорение, сила, инерция, кинетическая энергия, масса, потенциальная энергия, законы движения, движение движение, описываемое тремя законами движения Ньютона. Они приобретают практический опыт работы с концепциями сил, изменений в движении, действиях и противодействиях. В рамках соответствующей деятельности по повышению грамотности учащиеся разрабатывают поведенческий опрос и изучают базовый протокол для первичного исследования, разработки опроса и написания отчета.

Техническая связь:

3 закона движения Ньютона

Физика

Содержание

• Законы движения для детей
  • Первый закон движения: масса и инерция
  • Второй закон: сила, масса и ускорение
  • Третий закон: действие и противодействие
  • Дополнительная литература 7

Ньютон предложил три закона движения, которые объясняют взаимодействие между твердыми телами, описывая силу, инерцию и силы реакции.

Три закона движения Ньютона были первыми количественными и предсказательными законами механики. На протяжении более двухсот лет физики не могли провести ни одного эксперимента, опровергающего хотя бы один из этих законов, и даже сегодня они функционируют как близкие приближения к подавляющему большинству реальных проблем, поэтому инженеры до сих пор используют их для расчетов.

Первый закон движения: масса и инерция

Объекты в состоянии покоя имеют тенденцию оставаться в состоянии покоя, а объекты в движении имеют тенденцию оставаться в движении

Первый закон Ньютона — это просто повторение наблюдений Галилея, и в своей публикации Ньютон воздал должное Галилею за открытие. Первый закон гласит, что объекты, находящиеся в состоянии покоя, имеют тенденцию оставаться в состоянии покоя, а объекты, находящиеся в движении, стремятся оставаться в движении. Этот закон, хотя и не подтвержденный повседневным опытом, было легко предсказать, добавляя трение практически к каждому расчету движения. Этот закон был также первым упоминанием в истории идеи систем отсчета, в которых действуют законы, концепция, которая позже станет основой для теории относительности.

Второй закон: сила, масса и ускорение

Любая сила, приложенная к телу, вызывает ускорение, и произведение ускорения на массу объекта есть приложенная сила сила, приложенная к телу, создает ускорение, и произведение ускорения на массу объекта является приложенной силой. Это означает, что предмет, вдвое тяжелее другого, требует вдвое большей силы, чтобы разогнать его до определенной скорости. Закон также утверждает, что ускорение имеет то же направление, что и сила, что является интуитивной идеей.

Третий закон: действие и противодействие

На каждое действие есть равное и противоположное противодействие

Третий закон гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Если какой-то объект действует с силой на другой объект, то объект, прилагающий силу, подвергается действию той же силы в противоположном направлении. В результате этого закона мы получаем тот факт, что энергия всегда сохраняется в механических системах. Хотя это означает, что при каждом приложении силы величины сил равны, ускорения не обязательно должны быть такими. Если массивный объект ударит по маленькому объекту, то маленький объект будет ускоряться намного быстрее, чем большой.