Физика законы ньютона: Что такое первый закон Ньютона? (статья)

Российские физики изучили условия, при которых не работает третий закон Ньютона

Наука 18 августа 2020

Далее

Елизавета Приставка Новостной редактор

Елизавета Приставка Новостной редактор

Российские ученые из Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН и лаборатории активных сред и систем МФТИ совместно с американскими коллегами исследовали систему взаимодействующих частиц, для которых формально не выполняется третий закон Ньютона, рассказали РИА «Новости» в пресс-службе ОИВТ.

Читайте «Хайтек» в

Третий закон Ньютона, который все помнят из школьной программы, утверждает, что сила действия равняется силе противодействия. Однако для некоторых открытых и неравновесных дисперсных систем — частиц в среде — симметрия эффективной силы межчастичного взаимодействия может нарушаться, и возникает очень интересная физика: например, частицы самоорганизуются в сложные структуры, система аномально разогревается, появляются необычные неравновесные фазовые переходы. 

Евгений Лисин, заведующий лабораторией диагностики пылевой плазмы ОИВТ 

Впервые систему с несимметричным взаимодействием частиц удалось получить в конце 1990-х годов в Германии. Но с тех пор, несмотря на подготовленную теоретическую базу, одной из важных нерешенных проблем оставалось прямое экспериментальное исследование особенностей несимметричного взаимодействия между частицами.

Ранее точно измерить силу межчастичного взаимодействия и определить степень нарушения симметрии в зависимости от условий среды ранее не удавалось, отметили в пресс-службе.  

Решение этой проблемы стало возможным благодаря оригинальному спектральному методу измерения: он был был разработан российскими специалистами. 

Данное направление исследований также может быть интересно в контексте разработки новых материалов с «программируемым» откликом на механические напряжения, магнитные и тепловые поля.

Также появляются также перспективные приложения, связанные с сепарацией вещества, коллективной адресной доставкой микрогруза (например, лекарств) и преобразованием механической энергии хаотического движения, отметили в пресс-службе.

Читать также

Ученые достигли рекордного преобразования солнечной энергии в топливо

Создан способ искоренить паразитов, перекрыв все пути их метаболизма

После введения российской вакцины у добровольцев нашли 144 побочных эффекта

Читать ещё

Законы Ньютона, принцип относительности Галилея, принцип суперпозиции сил

Основные понятия и законы кинематики

Часть механики, в которой изучают движение, не рассматривая причины, вызывающие тот или иной характер движения, называют кинематикой.
Механическим движением называют изменение положения тела относительно других тел
Системой отсчёта называют тело отсчёта, связанную с ним систему координат и часы.
Телом отсчёта называют тело, относительно которого рассматривают положение других тел.
Материальной точкой называют тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.

Траекторией называют мысленную линию, которую при своём движении описывает материальная точка.

По форме траектории движение делится на:
а) прямолинейное — траектория представляет собой отрезок прямой;
б) криволинейное — траектория представляет собой отрезок кривой.

Путь — это длина траектории, которую описывает материальная точка за данный промежуток времени. Это скалярная величина.
Перемещение — это вектор, соединяющий начальное положение материальной точки с её конечным положением (см. рис.).

Очень важно понимать, чем путь отличается от перемещения.

Самое главной отличие в том, что перемещение – это вектор с началом в точке отправления и с концом в точке назначения (при этом абсолютно неважно, каким маршрутом это перемещение совершалось). А путь – это, наборот, скалярная величина, отражающая длину пройденной траектории.

Равномерным прямолинейным движением называют движение, при котором материальная точка за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения
Скоростью равномерного прямолинейного движения называют отношение перемещения ко времени, за которое это перемещение произошло:

Для неравномерного движения пользуются понятием средней скорости. Часто вводят среднюю скорость как скалярную величину. Это скорость такого равномерного движения, при котором тело проходит тот же путь за то же время, что и при неравномерном движении:

Мгновенной скоростью называют скорость тела в данной точке траектории или в данный момент времени.
Равноускоренное прямолинейное движение — это прямолинейное движение, при котором мгновенная скорость за любые равные промежутки времени изменяется на одну и ту же величину

Ускорением называют отношение изменения мгновенной скорости тела ко времени, за которое это изменение произошло:

Зависимость координаты тела от времени в равномерном прямолинейном движении имеет вид: x = x

0 + V_xt, где x₀ — начальная координата тела, V_x — скорость движения.
Свободным падением называют равноускоренное движение с постоянным ускорением g = 9,8 м/с², не зависящим от массы падающего тела. Оно происходит только под действием силы тяжести.

Скорость при свободном падении рассчитывается по формуле:

Перемещение по вертикали рассчитывается по формуле:

Одним из видов движения материальной точки является движение по окружности. При таком движении скорость тела направлена по касательной, проведённой к окружности в той точке, где находится тело (линейная скорость). Описывать положение тела на окружности можно с помощью радиуса, проведённого из центра окружности к телу. Перемещение тела при движении по окружности описывается поворотом радиуса окружности, соединяющего центр окружности с телом. Отношение угла поворота радиуса к промежутку времени, в течение которого этот поворот произошёл, характеризует быстроту перемещения тела по окружности и носит название

угловой скорости ω:

Угловая скорость связана с линейной скоростью соотношением

где r — радиус окружности.

Время, за которое тело описывает полный оборот, называется периодом обращения. Величина, обратная периоду — частота обращения — ν

Поскольку при равномерном движении по окружности модуль скорости не меняется, но меняется направление скорости, при таком движении существует ускорение. Его называют центростремительным ускорением, оно направлено по радиусу к центру окружности:

Основные понятия и законы динамики

Часть механики, изучающая причины, вызвавшие ускорение тел, называется динамикой

Первый закон Ньютона:
Cуществуют такие системы отсчёта, относительно которых тело сохраняет свою скорость постоянной или покоится, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.

Свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при уравновешенных внешних силах, действующих на него, называется инертностью. Явление сохранения скорости тела при уравновешенных внешних силах называют инерцией. Инерциальными системами отсчёта называют системы, в которых выполняется первый закон Ньютона.

Принцип относительности Галилея:
во всех инерциальных системах отсчёта при одинаковых начальных условиях все механические явления протекают одинаково, т.е. подчиняются одинаковым законам
Масса — это мера инертности тела

Сила — это количественная мера взаимодействия тел.

Второй закон Ньютона:
Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение, сообщаемое этой силой:
$F↖{→} = m⋅a↖{→}$

Сложение сил заключается в нахождении равнодействующей нескольких сил, которая производит такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил.

Третий закон Ньютона:
Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, расположены на одной прямой, равны по модулю и противоположны по направлению:
$F_1↖{→} = -F_2↖{→} $

III закон Ньютона подчёркивает, что действие тел друг на друга носит характер взаимодействия.

Если тело A действует на тело B, то и тело B действует на тело A (см. рис.).

Или короче, сила действия равна силе противодействия. Часто возникает вопрос: почему лошадь тянет сани, если эти тела взаимодействуют с равными силами? Это возможно только за счёт взаимодействия с третьим телом — Землёй. Сила, с которой копыта упираются в землю, должна быть больше, чем сила трения саней о землю. Иначе копыта будут проскальзывать, и лошадь не сдвинется с места.
Если тело подвергнуть деформации, то возникают силы, препятствующие этой деформации. Такие силы называют силами упругости.

Закон Гука записывают в виде

где k — жёсткость пружины, x — деформация тела. Знак «−» указывает, что сила и деформация направлены в разные стороны.

При движении тел друг относительно друга возникают силы, препятствующие движению. Эти силы называются силами трения. Различают трение покоя и трение скольжения. Сила трения скольжения подсчитывается по формуле

где N — сила реакции опоры, µ — коэффициент трения.
Эта сила не зависит от площади трущихся тел. Коэффициент трения зависит от материала, из которого сделаны тела, и качества обработки их поверхности.

Трение покоя возникает, если тела не перемещаются друг относительно друга. Сила трения покоя может меняться от нуля до некоторого максимального значения

Гравитационными силами называют силы, с которыми любые два тела притягиваются друг к другу.

Закон всемирного тяготения:
любые два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Здесь R — расстояние между телами. Закон всемирного тяготения в таком виде справедлив либо для материальных точек, либо для тел шарообразной формы.

Весом тела называют силу, с которой тело давит на горизонтальную опору или растягивает подвес.

Сила тяжести — это сила, с которой все тела притягиваются к Земле:

При неподвижной опоре вес тела равен по модулю силе тяжести:

Если тело движется по вертикали с ускорением, то его вес будет изменяться.
При движении тела с ускорением, направленным вверх, его вес

Видно, что вес тела больше веса покоящегося тела.

При движении тела с ускорением, направленным вниз, его вес

В этом случае вес тела меньше веса покоящегося тела.

Невесомостью называется такое движение тела, при котором его ускорение равно ускорению свободного падения, т.е. a = g. Это возможно в том случае, если на тело действует только одна сила — сила тяжести.
Искусственный спутник Земли — это тело, имеющее скорость V1, достаточную для того, чтобы двигаться по окружности вокруг Земли
На спутник Земли действует только одна сила — сила тяжести, направленная к центру Земли
Первая космическая скорость — это скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно обращалось вокруг планеты по круговой орбите.

где R — расстояние от центра планеты до спутника.
Для Земли, вблизи её поверхности, первая космическая скорость равна

1.3. Основные понятия и законы статики и гидростатики

Тело (материальная точка) находится в состоянии равновесия, если векторная сумма сил, действующих на него, равна нулю. Различают 3 вида равновесия: устойчивое, неустойчивое и безразличное. Если при выведении тела из положения равновесия возникают силы, стремящиеся вернуть это тело обратно, это устойчивое равновесие. Если возникают силы, стремящиеся увести тело ещё дальше из положения равновесия, это неустойчивое положение; если никаких сил не возникает — безразличное (см. рис. 3).

Когда речь идёт не о материальной точке, а о теле, которое может иметь ось вращения, то для достижения положения равновесия помимо равенства нулю суммы сил, действующих на тело, необходимо, чтобы алгебраическая сумма моментов всех сил, действующих на тело, была равна нулю.

Здесь d —плечо силы. Плечом силы d называют расстояние от оси вращения до линии действия силы.

Условие равновесия рычага:
алгебраическая сумма моментов всех вращающих тело сил равна нулю.
Давлением называют физическую величину, равную отношению силы, действующей на площадку, перпендикулярную этой силе, к площади площадки:

Для жидкостей и газов справедлив закон Паскаля:
давление распространяется по всем направлениям без изменений.
Если жидкость или газ находятся в поле силы тяжести, то каждый вышерасположенный слой давит на нижерасположенные и по мере погружения внутрь жидкости или газа давление растёт. Для жидкостей

где ρ — плотность жидкости, h — глубина проникновения в жидкость.

Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне. Если в колена сообщающихся сосудов залить жидкость с разными плотностями, то жидкость с большей плотностью устанавливается на меньшей высоте. В этом случае

Высоты столбов жидкости обратно пропорциональны плотностям:

Гидравлический пресс представляет собой сосуд, заполненный маслом или иной жидкостью, в котором прорезаны два отверстия, закрытые поршнями. Поршни имеют разную площадь. Если к одному поршню приложить некоторую силу, то сила, приложенная ко второму поршню, оказывается другой.
Таким образом, гидравлический пресс служит для преобразования величины силы. Поскольку давление под поршнями должно быть одинаковым, то

Тогда A1 = A2.
На тело, погружённое в жидкость или газ, со стороны этой жидкости или газа действует направленная вверх выталкивающая сила, которую называют силой Архимеда
Величину выталкивающей силы устанавливает закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу жидкости или газа, вытесненного телом:

где ρ_жидк — плотность жидкости, в которую погружено тело; V_погр — объём погружённой части тела.

Условие плавания тела — тело плавает в жидкости или газе, когда выталкивающая сила,действующая на тело, равна силе тяжести, действующей на тело.

1.4. Законы сохранения

Импульсом тела называют физическую величину, равную произведению массы тела на его скорость:

Импульс — векторная величина. [p] =кг·м/с. Наряду с импульсом тела часто пользуются импульсом силы. Это произведение силы на время её действия
Изменение импульса тела равно импульсу действующей на это тело силы. Для изолированной системы тел (система, тела которой взаимодействуют только друг с другом) выполняется закон сохранения импульса: сумма импульсов тел изолированной системы до взаимодействия равна сумме импульсов этих же тел после взаимодействия.
Механической работой называют физическую величину, которая равна произведению силы, действующей на тело, на перемещение тела и на косинус угла между направлением силы и перемещения:

Мощность — это работа, совершённая в единицу времени:

Способность тела совершать работу характеризуют величиной, которую называют энергией. Механическую энергию делят на кинетическую и потенциальную. Если тело может совершать работу за счёт своего движения, говорят, что оно обладает кинетической энергией. Кинетическая энергия поступательного движения материальной точки подсчитывается по формуле

Если тело может совершать работу за счёт изменения своего положения относительно других тел или за счёт изменения положения частей тела, оно обладает потенциальной энергией. Пример потенциальной энергии: тело, поднятое над землёй, его энергия подсчитывается по формуле

где h — высота подъёма

Энергия сжатой пружины:

где k — коэффициент жёсткости пружины, x — абсолютная деформация пружины.

Сумма потенциальной и кинетической энергии составляет механическую энергию. Для изолированной системы тел в механике справедлив закон сохранения механической энергии: если между телами изолированной системы не действуют силы трения (или другие силы, приводящие к рассеянию энергии), то сумма механических энергий тел этой системы не изменяется (закон сохранения энергии в механике). Если же силы трения между телами изолированной системы есть, то при взаимодействии часть механической энергии тел переходит во внутреннюю энергию.

1.5. Механические колебания и волны

Колебаниями называются движения, обладающие той или иной степенью повторяемости во времени. Колебания называются периодическими, если значения физических величин, изменяющихся в процессе колебаний, повторяются через равные промежутки времени.
Гармоническими колебаниями называются такие колебания, в которых колеблющаяся физическая величина x изменяется по закону синуса или косинуса, т.е.

Величина A, равная наибольшему абсолютному значению колеблющейся физической величины x, называется амплитудой колебаний. Выражение α = ωt + ϕ определяет значение x в данный момент времени и называется фазой колебаний. Периодом T называется время, за которое колеблющееся тело совершает одно полное колебание. Частотой периодических колебаний называют число полных колебаний, совершённых за единицу времени:

Частота измеряется в с^-1. Эта единица называется герц (Гц).

Математическим маятником называется материальная точка массой m, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити и совершающая колебания в вертикальной плоскости.
Если один конец пружины закрепить неподвижно, а к другому её концу прикрепить некоторое тело массой m, то при выведении тела из положения равновесия пружина растянется и возникнут колебания тела на пружине в горизонтальной или вертикальной плоскости. Такой маятник называется пружинным.

Период колебаний математического маятника определяется по формуле

где l — длина маятника.

Период колебаний груза на пружине определяется по формуле

где k — жёсткость пружины, m — масса груза.

Распространение колебаний в упругих средах.
Среда называется упругой, если между её частицами существуют силы взаимодействия. Волнами называется процесс распространения колебаний в упругих средах.
Волна называется поперечной, если частицы среды колеблются в направлениях, перпендикулярных к направлению распространения волны. Волна называется продольной, если колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны.
Длиной волны называется расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися в одинаковой фазе:

где v — скорость распространения волны.

Звуковыми волнами называют волны, колебания в которых происходят с частотами от 20 до 20 000 Гц.
Скорость звука различна в различных средах. Скорость звука в воздухе равна 340 м/c.
Ультразвуковыми волнами называют волны, частота колебаний в которых превышает 20 000 Гц. Ультразвуковые волны не воспринимаются человеческим ухом.

Законы движения Ньютона

Исаак Ньютон (1643-1727) внес огромный вклад в науку. Он был важной фигурой в научной революции. Он занимался оптикой. Он открыл вселенскую гравитацию. Он также разделяет заслугу в изобретении исчисления.

В своей работе Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica Ньютон сформулировал три закона движения, которые моделируют ускорение объектов. Эти законы составляют основу классической физики.

Гипотеза, теория и закон

Наука не производит неизменных истин. Наука — это непрерывный процесс открытий, и каждое новое объяснение может улучшить предыдущее. Гипотезы, теории и законы могут быть правдой, но знать что-либо со 100% уверенностью невозможно.

Феномен — это наблюдаемое явление, такое как орбиты планет, статическое электричество и непереносимость лактозы.

Гипотеза — возможное объяснение феномена.

Теория — это гипотеза, которая многократно проверялась и ни разу не оказалась ложной. Теории — это объяснения. Они отвечают на вопрос: почему происходит это явление? Примеры включают: квантовую теорию поля, теорию большого взрыва, эволюцию и теорию микробов.

Научный закон также основан на результатах многих тестов, но закон не объясняет, почему происходит явление. Вместо этого законы представляют собой общее описание того, что произошло и что произойдет в узком диапазоне условий.

Законы предсказывают поведение природного явления.

Законы точны только для ограниченного круга условий.

Законы обычно представляют собой математическое уравнение или правило.

Почти все законы можно найти в физических науках. Некоторые примеры: закон Ома, всемирного тяготения, закон Кулона и законы Кирхгофа.

Вопрос: Почему научные законы так редко встречаются в науках о жизни? ответ

Большинство биологических явлений слишком сложны, чтобы их можно было объяснить с помощью математики.

После наблюдения за движением планет Николай Коперник опубликовал идею о том, что планеты вращаются вокруг Солнца. Эта идея была проверена много раз и никогда не была опровергнута. Шестьдесят лет спустя Иоганн Кеплер открыл уравнение, предсказывающее движение планет вокруг Солнца.

Вопрос: Определите явление, гипотезу, теорию и закон из абзаца выше. ответ

явление : движение планет
гипотеза : планеты вращаются вокруг солнца
теория : планеты вращаются вокруг солнца
закон : уравнение Кеплера

Вопрос: Как насчет научной модели? Что означает это слово? ответ

Научная модель представляет собой упрощенное представление аспекта реальности. Модели помогают нам узнавать новое, предсказывать поведение сложной системы или направлять будущие исследования. Модели в физике часто принимают форму уравнения, но они также могут быть набором правил или физической вещью.

В целом понятно, что модель не соответствует действительности, но если погрешность невелика, то модель все равно имеет ценность.

Птолемеевская модель Солнечной системы

инфографика о круговороте воды

компьютерная симуляция

любое уравнение физики

«Тело либо остается в покое, либо продолжает двигаться с постоянной скоростью, если на него не действует чистая внешняя сила».

Вся материя имеет свойство Инерция . Материя остается неподвижной или продолжает двигаться, пока сила не заставит ее ускориться.

У большинства людей уже есть сильное интуитивное понимание инерции. Вы, наверное, знаете, что трудно передвинуть что-то очень тяжелое и легко передвинуть что-то легкое. Это инерция.

Земля обращается вокруг Солнца миллиарды лет, не останавливаясь. Ясно, что объекты в космосе подчиняются первому закону Ньютона.

Вопрос: Кажется, что объекты на Земле не подчиняются первому закону Ньютона. Что заставляет объекты на Земле всегда останавливаться?

ответ

Сила трения замедляет ход событий. Когда частицы воздуха ударяются о быстро движущийся объект, этот объект замедляется, а скорость воздуха увеличивается. Это распространяет движение, но движение все еще существует.

Нажмите E , чтобы смоделировать массу. Затем нажмите WASD , чтобы применить силу к массе. Представьте, что экран — это пол, и вы смотрите вниз на массу, пока она скользит, как в аэрохоккее.

Моделирование: Что заставляет массу останавливаться, когда вы не нажимаете клавишу?

наблюдение

Объекты изменяют скорость только в том случае, если на них действует сила. В этом случае трение прикладывает силу в направлении, противоположном скорости массы.

«Векторная сумма внешних сил F, действующих на объект, равна массе m этого объекта, умноженной на вектор ускорения объекта».

Второй закон Ньютона определил новый термин, названный 9. 0011 сила . Тело движется с ускорением в направлении суммы приложенных к нему сил. Масса тела определяет, какое ускорение ощущается.

мФФФ

\( F \) = сила [Н, Ньютон, кг м/с²] вектор
толчок или тяга

\(m\) = масса [кг, килограмм]
сопротивление ускорению

\(a\) = ускорение [м/с²] вектор

\( \sum \) = Греческая буква сигма представляет собой сумму чисел. Это означает сложить все силы, чтобы получить чистую силу.

$$\сумма F=F_{1}+F_{2}+F_{3}+…$$

Если бы слева была сила 5 Н, а справа 20 Н, мы могли бы получить результирующую силу, сложив их. Сила — это вектор, поэтому левая сила должна быть отрицательной.

$$\сумма F= – 5 \, \mathrm{N} + 20 \, \mathrm{N} $$ $$\сумма F= 15 \, \mathrm{N}$$

Пример: Мяч имеет массу 0,43 кг. Найдите ускорение мяча, когда на него действует результирующая сила (полная сила) 1 Н от трения о воздух.

раствор

$$m = 0,43\,\mathrm{kg}$$ $$\sum F = 1\,\mathrm{N}$$ $$a = \, ?$$ 9{2}$$ $$ \Delta x = -18 \, \mathrm{m}$$ $$ \text{Лодка переместится на 18 метров влево. }$$

Поэкспериментируйте с симуляцией чистой силы, чтобы понять, как добавление векторов силы вызывает ускорение.

Нажмите, чтобы запустить

Вопрос: Может ли перетягивание каната двигаться влево, но иметь результирующую силу вправо?

ответ

Объект может двигаться в одном направлении и иметь силу в противоположном направлении, если он замедляется.

Чтобы проверить это, добавьте одного человека слева. Нажмите перейти. Подожди секунду. Добавьте два справа.

Вопрос: В режиме движения найдите массу подарка.

ответ

Нам нужно решить одномерную задачу движения с постоянным ускорением. Мы можем записать начальную и конечную скорости, если вы установите флажки «значения» и «скорость». Возьмите секундомер, чтобы зафиксировать прошедшее время.

После того, как мы используем уравнение кинематики для решения для ускорения, мы можем использовать 2-й закон Ньютона для вычисления массы. 92}}} = м$$ $50 \, \mathrm{kg} = m$$

Вопрос: Если я приложу силу к массе, она ускорится. Что произойдет, если я приложу большую силу к той же массе?

ответ

Масса постоянна, поэтому мы можем просто притвориться, что это единица.

$$F=ма$$ $$F=a$$ $${\Uparrow \на вершине F} {\наверху =} {\Uparrow \на вершине a} $$

Сила и ускорение прямо пропорциональны. Увеличение F вызовет пропорциональное увеличение a.

Вопрос: Если я приложу силу 100 Н к массе, она ускорится со скоростью 2 м/с². Что произойдет, если я удвою массу, сохранив силу прежней?

ответ

Сила постоянна, поэтому мы можем просто притвориться, что она одна.

$$F=ма$$ $$1=ма$$ $$1=(2м)\влево(\tfrac{1}{2} а \вправо)$$

Масса и ускорение обратно пропорциональны. Удвоение m приведет к тому, что a уменьшится вдвое.

«Когда одно тело действует с силой на второе тело, второе тело одновременно действует на первое тело с силой, равной по величине и противоположной по направлению».

Ф 1эт 2

$$F_1 = -F_2$$

Если на что-то нажать, оно оттолкнется с той же силой, но в противоположном направлении. Силы всегда приходят равными, но противоположными парами.

В большинстве случаев пары сил исходят от соприкасающихся объектов, но даже неконтактные силы, такие как гравитация, по-прежнему подчиняются этому закону.

Вопрос: Вы давите на землю с силой 1000 Н. Опишите величину и направление силы, с которой земля давит на вас.

ответ

Сила, приложенная к земле, равна и противоположна силе, которую вы прикладываете к земле. Магнитуда 1000 Н. Направление вверх.

Вопрос: Боксерская перчатка прикладывает к лицу другого боксера силу 140 Н. Опишите величину силы, с которой лицо действует на перчатку.

ответ

Когда кулак бьет по лицу, лицо также бьет по кулаку. Это глубоко…

В любом случае, сила равна и противоположна. Магнитуда 140 Н.

Пример: Вы (100 кг) стоите на скейтборде без трения. Вы бросаете свою двухкилограммовую бутылку воды вправо. Во время броска бутылка с водой на короткое время ускоряется до 40 м/с². Какое ускорение вы чувствуете в это время?

стратегия

Вычислите силу, которую испытывает бутылка с водой, когда она ускоряется до 40 м/с². Подставьте отрицательное значение этой силы в качестве силы, которую вы чувствуете.

решение

Сила, которую ощущает бутылка с водой, равна и противоположна силе, которую ощущаете вы. 92}}=a$$

Основы силы и законы Ньютона

Все ресурсы AP Physics 1

7 Диагностические тесты 170 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept

← Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Следующая →

AP Physics 1 Help » Ньютоновская механика » Силы » Основы силы и законы Ньютона

Какая результирующая сила требуется, чтобы заставить объект массой 500 кг двигаться с постоянной скоростью ?

Возможные ответы:

Недостаточно информации Пояснение:

Первый закон Ньютона гласит, что движущийся объект имеет тенденцию оставаться в движении, если на него не действует результирующая сила. Это означает, что если трение не учитывается, нет никакой чистой силы, необходимой для поддержания движения объекта, если он находится в движении. Чистая сила требуется только для изменения движения объекта. Объект массой 500 кг движется с постоянной скоростью; поэтому на объект не действует результирующая сила (0 ньютонов).

Сообщить об ошибке

Все следующие утверждения верны. Какой из них НЕ объясняется первым законом Ньютона?

Возможные ответы:

Если я еду на скейтборде, он не меняет направление самопроизвольно.

При падении коробки она начинает двигаться вниз с ускорением.

Бейсбольный мяч, брошенный в космос, будет двигаться в том же направлении, пока во что-нибудь не врежется.

Мяч, катящийся прямо по наклонному плоскому холму, не отклонится ни влево, ни вправо, если его что-то не толкнет.

Книга, лежащая на столе, не начинает двигаться без внешней силы.

Правильный ответ:

При падении коробки она начинает двигаться вниз с ускорением.

Пояснение:

Первый закон движения Ньютона относится к объектам, на которые не действуют внешние силы. Объекты без внешних сил будут сохранять ту же скорость, а это означает, что

(1) если они не движутся, они будут оставаться неподвижными

(2) если они движутся, они будут продолжать двигаться с той же скоростью и направлением

Ответ «Падение ящика заставляет его двигаться вниз с ускорением» относится к ящику, на который действует сила — сила тяжести. Кроме того, коробка ускоряется, в отличие от объектов, упомянутых в первом законе движения Ньютона, которые имеют постоянные скорости.

Сообщить об ошибке

Космический корабль движется в космическом вакууме с постоянной скоростью .

Игнорируя гравитационные силы, какова результирующая сила, действующая на космический корабль?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

В вакууме нет трения из-за сопротивления воздуха. Первый закон Ньютона гласит, что движущийся объект остается в движении, если на него не действует результирующая сила. Таким образом, космический корабль будет двигаться с постоянной скоростью (нулевым ускорением) бесконечно долго, а результирующая сила, действующая на космический корабль, должна быть равна нулю. Это также можно показать математически:

Сообщить об ошибке

Вы летите на самолете с постоянной скоростью 650 миль в час. Ваш друг едет на своей машине с постоянной скоростью 60 миль в час. Кто испытывает большее ускорение?

Возможные ответы:

Вы

Невозможно определить; мы должны знать силу трения

Ни вы, ни ваш друг

Ваш друг

Правильный ответ:

Ни вы, ни ваш друг

Объяснение:

Поскольку и вы, и ваш друг двигаетесь с постоянной скоростью, ускорение вас и вашего друга равно нулю. Таким образом, ни вы, ни ваш друг не испытываете никакого ускорения. Это можно показать математически, используя уравнение для ускорения:

Поскольку скорость не меняется с течением времени, ускорение равно нулю. Также обратите внимание, что когда ускорение равно нулю, равной и результирующая сила.

Сообщить об ошибке

Вы сидите в машине в состоянии покоя, когда другая машина врезается в вашу машину сзади. Почему вы и пассажиры испытываете хлыстовую травму с точки зрения законов движения Ньютона?

Возможные ответы:

Чем больше/массивнее объект, тем больше инерция

Объект в состоянии покоя имеет тенденцию оставаться в покое

Объяснение:

Поскольку объект в состоянии покоя имеет тенденцию оставаться в состоянии покоя, когда ваша машина сбита, ваше тело/шея «захотят» остаться там, где они были. Это заставит ваше тело и шею «хлестать», так как потребуется время, чтобы оно ускорилось после удара.

Сообщить об ошибке

Пассажир в лифте имеет массу, которая действует вниз с силой 100 Н. На него действует нормальная сила, направленная вверх от пола лифта в 120 Н. В каком направлении он ускоряется, если вообще ускоряется, и с какой скоростью?

Возможные ответы:

вверх

вверх

вниз

вверх

Правильный ответ:

вверх

Объяснение:

Ускорение человека в лифте определяется суммарными силами и его массой. Чистая сила рассчитывается как 20 Н вверх. Чтобы найти массу пассажира, используйте следующую формулу:

Затем, чтобы найти чистое ускорение, используйте второй закон Ньютона.

Сообщить об ошибке

Автомобиль массой 1675 кг движется вправо с постоянной скоростью .

Какая результирующая сила действует на автомобиль?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Вспомните первый закон движения Ньютона: объект останется в состоянии равномерного движения, если на него не воздействует внешняя сила. Движение автомобиля описывается как имеющее постоянную скорость, которая является однородным состоянием, поэтому внешние силы отсутствуют.

Сообщить об ошибке

Ящик скользит по плоскости с углом наклона . Рассчитайте коэффициент кинетического трения, если ящик движется с постоянной скоростью.

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Если ящик движется с постоянной скоростью, мы знаем, что сумма сил, действующих вверх и вниз по наклонной плоскости, должна равняться нулю. Если единственными действующими силами являются гравитация и трение, мы можем показать:

Мы можем получить информацию о нормальной силе, рассмотрев силы, действующие перпендикулярно плоскости, показанные как: 

Сложив все это вместе, мы запишем следующее выражение для сил, действующих вдоль плоскости, и, наконец, наш ответ:

Сообщить об ошибке

Космический корабль находится глубоко в космосе и неподвижен. Затем космический корабль разделяется на две секции, идущие в противоположных направлениях. Первый имеет массу и движется с величиной скорости . Второй имеет массу . Определить модуль скорости второго участка.

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Использовать закон сохранения импульса:

Подставить значения.

Решите для:

Сообщить об ошибке

Парашютист массой достиг конечной скорости при . Оцените силу сопротивления ветра, которую она испытывает.

Возможные ответы:

Ничего из перечисленного

Пояснение:

Если дайвер достиг конечной скорости, его ускорение равно .