Ньютон первый закон – первый, второй, третий закон кратко с объяснением, формулами

Первый закон Ньютона. Масса. Сила

Мы знаем, что тело может двигаться равномерно и прямолинейно. В таком случае его скорость постоянна и не меняется по величине и направлению. Если же скорость тела меняет величину или величину и направление, то тело движется с определенным ускорением a→.

С точки зрения кинематики нас не интересует, почему тело движется тем или иным образом. Динамика в физике, наоборот, рассматривает взаимодействие тел как причину, которая определяет характер движения. 

Динамика

Взаимодействие тел определяет характер движения. 

Динамика — раздел механики, в котором изучаются законы взаимодействия тел. 

1 закон Ньютона

Законы динамики были сформулированы Исааком Ньютоном и опубликованы в 1687 году. Три закона Ньютона составляют основу классической механики, которая на протяжении нескольких столетий (вплоть до 20 века) главенствовала, как основная научная парадигма.

Классическая механика справедлива для тел, движущихся с малыми скоростями (скоростями, которые значительно меньше скорости света). Вообще законы Ньютона были выведены путем эмпирических наблюдений и обобщения опытных фактов.

Представим изолированное тело, на которое не действуют никакие другие тела. Это самая простая механическая система. Для описания движения тела необходима система отсчета.

Напомним, что система отсчета — это тело отсчета и связанные с ним системы координат и часов (отсчета времени). Причем в разных системах отсчета движение тела будет разным.

Сформулируем первый закон Ньютона. Он говорит о существовании так называемых инерциальных систем отсчета (ИСО) и называете также законом инерции. Существуют разные определения первого закона Ньютона.

Первый закон Ньютона

Существуют системы отсчета, называемые инерциальными. В таких системах отсчета тела движутся равномерно и прямолинейно или покоятся, если на них не действуют другие тела или если их действие скомпенсировано.

Инерция — это свойство тел сохранять свою скорость при отсутствии на него воздействий со стороны других тел. Именно поэтому второе название первого закона Ньютона — закон инерции. 

Первая формулировка закона инерции была выведена еще Галилео Галилеем в 1632 году. Ньютон лишь обобщил его выводы. 

Важно!

В классической механике законы движения формулируются для инерциальных систем отсчета. 

При описании движения тел у поверхности Земли системы отсчета, связанные с Землей, можно приблизительно считать и инерциальными. Отклонения от закона инерции обнаруживаются при повышении точности экспериментов и обусловлены вращением Земли вокруг своей оси. 

Приведем пример, иллюстрирующий неинерциальность системы отсчета, связанной с Землей. Рассмотрим колебания маятника Фуко. Это массивный шар, подвешенный на длинной нити и совершающий малые колебания относительно положения равновесия. 

Плоскость колебаний маятника Фуко относительно Земли не остается неизменной вследствие вращения Земли. Проекция траектории маятника на поверхность Земли имеет вид розетки. Будь система инерциальной, плоскость качения маятника относительно Земли оставалась бы неизменной.

Еще одна система, которую можно приближенно принять за инерциальную — гелиоцентрическая система отсчета. Начало координат в ней помещено в центр Солнца, а оси направлены на отдаленные звезды. Эта система отсчета еще н

zaochnik.com

Законы Ньютона Википедия

Классическая механика
d(mv→)dt=F→{\displaystyle {\frac {\mathrm {d} (m{\vec {v}})}{\mathrm {d} t}}={\vec {F}}}Второй закон Ньютона
История…

Фундаментальные понятия

Пространство · Время · Масса· Скорость · Сила · Механическая работа · Энергия · Импульс

Формулировки

Ньютоновская механика · Лагранжева механика · Гамильтонова механика · Формализм Гамильтона — Якоби · Уравнения Рауса · Уравнения Аппеля · Теория Купмана — фон Неймана

Разделы

Прикладная механика · Небесная механика · Механика сплошных сред · Геометрическая оптика · Статистическая механика

Учёные

Галилей · Кеплер · Ньютон · Эйлер · Лаплас · Д’Аламбер · Лагранж · Гамильтон · Коши

См. также: Портал:Физика

Эта статья — о трёх законах, лежащих в основе классической механики. О законе всемирного тяготения см. закон всемирного тяготения; о законе вязкости Ньютона см. закон вязкости Ньютона.

Зако́ны Нью́то́на — три важнейших закона классической механики, которые позволяют записать уравнения движения для любой механической системы, если известны силы, действующие на составляющие её тела. Впервые в полной мере сформулированы Исааком Ньютоном в книге «Математические начала натуральной философии» (1687 год)[1][2]. В ньютоновском изложении механики, широко используемом и в настоящее время, эти законы являются аксиомами, базирующимися на обобщении экспериментальных результатов.

Содержание

  • 1 Первый закон Ньютона

ru-wiki.ru

Физика. — Законы Ньютона

Законы Нью́тона — законы классической механики, позволяющие записать уравнения движения для любой механической системы.

Первый закон Ньютона

  • Инерциальной называется та система отсчёта, относительно которой любая, изолированная от внешних воздействий, материальная точка либо покоится, либо сохраняет состояние равномерного прямолинейного движения.
  • Первый закон Ньютона гласит:


Инерциальные системы отсчёта существуют.

По сути, этот закон постулирует инерцию тел, что сегодня кажется очевидным. Но это было далеко не так на заре исследования природы. Аристотель вот утверждал, что причиной всякого движения является сила, т. е. движения по инерции для него не существовало. [источник?]

Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и её ускорением.

Второй закон Ньютона утверждает, что


в инерциальной системе отсчета (ИСО) ускорение, которое получает
материальная точка, прямо пропорционально приложенной силе и обратно
пропорционально массе.

При подходящем выборе единиц измерения этот закон можно записать в виде формулы:


где  — ускорение тела;

 — сила, приложенная к телу;

m — масса тела.

Или в более известном виде:


Если на тело действуют несколько сил, то второй закон Ньютона записывается:


или


где  — импульс тела.

В случае, когда масса материальной точки меняется со временем,
второй закон Ньютона формулируется в общем виде: скорость изменения
импульса точки равна действующей на неё силе.


где  — импульс (количество движения) точки;

t — время;

 — производная по времени.

Второй закон Ньютона действителен только для скоростей, много меньших скорости света и в инерциальных системах отсчёта.

Нельзя рассматривать частный случай (при ) второго закона как эквивалент первого, так как первый закон постулирует существование ИСО, а второй формулируется уже в ИСО.


Третий закон Ньютона

Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими
телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел.
Первое тело может действовать на второе с некоторой силой , а второе — на первое с силой .
Как соотносятся силы? Третий закон Ньютона утверждает: сила действия
равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия.
Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а потому вовсе не
компенсируются.

Сам закон:


Тела действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу,
направленными вдоль одной и той же прямой, равными по модулю и
противоположными по направлению:


Выводы

Из законов Ньютона сразу же следуют некоторые интересные выводы.
Так, третий закон Ньютона говорит, что, как бы тела ни
взаимодействовали, они не могут изменить свой суммарный импульс: возникает закон сохранения импульса. Далее, надо потребовать, чтобы потенциал взаимодействия двух тел зависел только от модуля разности координат этих тел U( | r1r2 | ). Тогда возникает закон сохранения суммарной механической энергии взаимодействующих тел:


Законы Ньютона являются основными законами механики. Из них могут быть выведены все остальные законы механики.


Комментарии к законам Ньютона


Силы инерции

Законы Ньютона, строго говоря, справедливы только в инерциальных системах отсчета. Если мы честно запишем уравнение движения тела в неинерциальной системе отсчета, то оно будет по виду отличаться от второго закона Ньютона. Однако часто, для упрощения рассмотрения, вводят некую фиктивную «силу инерции»,
и тогда эти уравнения движения переписываются в виде, очень похожем на
второй закон Ньютона. Математически здесь всё корректно (правильно), но
с точки зрения физики новую фиктивную силу нельзя рассматривать как
нечто реальное, как результат некоторого реального взаимодействия. Ещё
раз подчеркнём: «сила инерции» — это лишь удобная параметризация того,
как отличаются законы движения в инерциальной и неинерциальной системах
отсчета.


Законы Ньютона и Лагранжева механика

Законы Ньютона — не самый глубокий уровень формулирования классической механики. В рамках Лагранжевой механики имеется одна-единственная формула (запись механического действия) и один-единственный постулат (тела движутся так, чтобы действие было минимальным),
и из этого можно вывести все законы Ньютона. Более того, в рамках
Лагранжева формализма можно легко рассмотреть гипотетические ситуации,
в которых действие имеет какой-либо другой вид. При этом уравнения
движения станут уже непохожими на законы Ньютона, но сама классическая
механика будет

Решение уравнений движения

Уравнение (то есть второй закон Ньютона) является дифференциальным уравнением: ускорение есть вторая производная от координаты по времени.
Это значит, что эволюцию механической системы во времени можно
однозначно определить, если задать её начальные координаты и начальные
скорости.

Заметим, что если бы уравнения, описывающие наш мир, были бы
уравнениями первого порядка, то из нашего мира исчезли бы такие
явления, как инерция, колебания, волны.

fizika.my1.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о