Силы и законы ньютона: Сила. Три закона Ньютона | LAMPA

Сила. Три закона Ньютона | LAMPA

Три закона Ньютона

Три закона Ньютона определяют “правила жизни” в механике. Обычно в школе их излагают в прямой последовательности — от первого закона к третьему. Мы поступим по-другому. Мы изложим их в обратном порядке. Нам кажется, что так будет понятнее. Приступим.

Третий закон Ньютона. Попробуйте надавить рукой на стол. При этом ладонью своей руки вы почувствуете поверхность стола. И вы также почувствуете некоторое сопротивление со стороны стола. Будто и сам стол давит на вас. При этом, если бы вы не давили на стол, а держали руку неподвижно, а поверхность стола приближалась бы к вашей руке и сама давила на вашу руку, то ощущения были бы точно такими же.

Можно предположить, что когда тело А воздействует на другое тело — тело B (например, вы действуете на стол), — то и тело B действует на тело А.

Рассмотрим другой пример. Девочка А и девочка B стоят на коньках на льду. Девочка А начинает толкать девочку B. Наш жизненный опыт подсказывает нам, что девочка B будет двигаться в ту сторону, куда ее толкает девочка А. Но! Жизненный опыт нам подсказывает, что и девочка А начнет двигаться так, будто ее толкнула девочка B.

Это подтверждает нашу догадку, что когда тело А действует с некоторой силой на тело B, то и тело B действует на тело А.

Оказывается, что наше предположение — верное. Более того, силы, с которыми тела действуют друг на друга, одинаковые (!).

Итак, третий закон Ньютона звучит следующим образом:

Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению: F⃗1→2=−F⃗2→1.\vec{F}_{1\to 2}=-\vec{F}_{2\to 1}{.}F⃗1→2​=−F⃗2→1​.

Второй закон Ньютона. Представьте себе ситуацию: на столе неподвижно стоит мячик. Мы толкаем его, то есть мы действуем силой. При этом мячик начинает двигаться. Значит, у него появилась скорость.

Итак, сначала мячик покоился и у него была нулевая скорость: V1=0V_1=0V1​=0. А затем мячик двигался, и его скорость была уже не нулевой: V2≠0V_2\neq 0V2​≠0. То есть скорость изменилась (!). У нас есть изменение скорости. А это значит, что есть ускорение.

Итак, можно сделать вывод, что сила придает телу ускорение, она “создает” ускорение тела. Логично будет предположить, что бОльшая сила даст мячику бОльшее ускорение: ускорение тела тем больше, чем больше сила. Но это еще не все.

Возьмем два мячика: легкий шарик для пинг-понга и тяжелый железный шарик из подшипника. Подействуем на них одинаковой силой. Оба они получат ускорение. Но ускорение будет разное. Это подсказывает нам жизненный опыт.

Более тяжелый (массивный, с большей массой) стальной шарик получит небольшую скорость; его ускорение будет небольшим.

Легкий (с меньшей массой) шарик для пинг-понга получит большую скорость; ускорение у него будет большим.

Само собой у нас получилось ввести некоторую величину — массу mmm. Получается, что масса показывает, насколько неохотно тело изменяет свою скорость. Если масса тела велика, то ускорение тела — мало. То есть, если величина силы неизменна (сила зафиксирована по величине), то чем больше масса — тем меньше ускорение, которое получает тело.

Урок 7. законы динамики ньютона – Физика – 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 7. Законы динамики Ньютона

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке: основные характеристики массы и силы; взаимодействие тел; законы динамики Ньютона и их особенности; экспериментальная проверка справедливости законов Ньютона.

Глоссарий по теме.

Масса – одна из основных характеристик материи, определяющая ее инерциальные и гравитационные свойства.

Сила – векторная физическая величина, являющаяся мерой взаимодействия тел.

Взаимодействие – одновременное влияние (действие) тел друг на друга.

Равнодействующая сила производит на тело такое же действие (вызывает такое же действие), как несколько сил, одновременно приложенных к телу.

Инерция – явление сохранения скорости тела при отсутствии (или компенсации) действия на него других тел.

Инерциальная система отсчета – система отсчета, в которой тело, не взаимодействующее с другими телами, сохраняет состояние равномерного прямолинейного движения или покоя.

Неинерциальные системы отсчета – система отсчета, которая двигается с ускорением относительно инерциальной системы отсчета.

Список литературы:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 64 – 87.

О. Ф. Кабардин, В. А. Орлов, А. В. Паномарева. Факультативный курс физики. М.: Просвещение, 1987. – С. 188 – 200.

Открытые электронные ресурсы:

http://kvant.mccme.ru/1971/05/zadachi_na_zakony_nyutona.htm

Основное содержание урока

Масса (лат. « massa» – ком, кусочек, глыба) – физическая величина, одна из основных характеристик материи, определяющая ее инерциальные и гравитационные свойства.

Способы измерения массы:1) сравнение с эталоном; 2) взвешивание на весах. В классической механике масса – аддитивная величина; не зависит от рода взаимодействия и скорости движения тела.

Сила – мера взаимодействия тел. Атрибуты силы: точка приложения силы, линия действия силы, модуль силы.

Первый закон Ньютона (закон инерции): если на тело не действуют другие тела, то тело движется прямолинейно и равномерно.

Особенности первого закона Ньютона: указывает на существование инерциальных систем отсчета; равнодействующая всех сил равна нулю: F = 0.

Если есть одна инерциальная система отсчета, то любая другая система, движущаяся относительно неё прямолинейно и равномерно, также является инерциальной.

Второй закон Ньютон: ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе: a =F/m.

Другая запись формулы второго закона Ньютона (основное уравнение динамики): F =ma.

Формулировка второго закона Ньютона для системы тел: приращение импульса ∆P_{системы тел} равно по величине и по направлению импульсу внешних сил F_вн, действующих на тело, за то же время: ∆p =(F∆ P

сист).

Особенности второго закона Ньютона: выполняется в инерциальных системах отсчета; скорость тела мала по сравнению со скоростью света; макрообъекты; постоянная масса; справедлив для любых сил; сила – причина, ускорение – следствие; вектор ускорения а сонаправлен с вектором F.

Согласно третьему закону Ньютона тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению:

F₁₂ =-F ₂₁

Особенности третьего закона Ньютона: выполняется в инерциальных системах отсчета; силы всегда действуют парами; силы являются силами одной природы; силы не уравновешивают друг друга; выполняется для всех сил в природе

Разбор тренировочных заданий

1. Вставьте в текст пропущенные слова из следующего ряда: действие, скорость, направление, деформация, нагревание.

Сила характеризует (_____________) одного тела на другое, в результате которого изменяется (___________) тела или происходит (______________) тел.

Правильный ответ: действие; скорость, деформация

2. Автомобиль массой 0,5 т. разгоняется с места равноускоренно и достигает скорости 40 м/с  за 20 с. Равнодействующая всех сил, действующих на автомобиль равна __ кН.

Решение:

При V₀=0 ускорение автомобиля равно:

a =v /∆t

Следовательно, равнодействующая сила по второму закону Ньютона равна:

F = ma = mv/∆t

Проверка размерностей: F = кг ×  м/с  × с (-1)= [ Н ]

F= 500 кг ×  (40 м/с)/(20 с)= 1000 Н = 1 кН

Ответ: F= 1 кН.

Знаменитые законы Ньютона

4 января – это особая дата в научном обществе, ведь именно в этот день появился на свет Исаак Ньютон. О том, как его законы действуют в “Артеке”, читайте в статье медиаотряда д/л “Янтарный”

4 января весь мир отмечает День Ньютона. 
Не слышали о таком празднике? Сейчас мы вам расскажем!

Кто такой Исаак Ньютон? Это выдающийся английский ученый, разработавший и открывший ряд важнейших для мировой науки законов и теорий в физике, математике и астрономии. Многие из его открытий входят в школьную программу для старших классов.

Самый знаменитый закон Ньютона — это закон всемирного тяготения: Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. 
 

                 Каждую смену артековцы обязательно притягиваются к вкусной анимации.

Второй закон Ньютона: Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе.

Приходя к Дереву Желаний, каждый артековец хочет, чтобы его мечта сбылась намного скорее.

Третий закон Ньютона гласит: Взаимодействия двух тел друг на друга равны между собой и направлены в противоположные стороны.

Интересный факты:

– Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, по традиции в нём выделяют семь цветов. Считается, что первым выбрал число семь Исаак Ньютон. Причём первоначально, он различал только пять цветов – красный, жёлтый, зелёный, голубой и фиолетовый, о чём и написал в своей книге ”Оптика”.

– Благодаря Ньютону сократилось создание фальшивых монет, так как он сообразил по бокам делать линии, которые предотвращали срезание металла.

– На первом логотипе Apple 

был изображён Исаак, который сидел под яблоней.

Авторы: медиаотряд д/л «Янтарный», 15 смена 2019 года

Третий закон Ньютона — урок. Физика, 9 класс.

Взаимодействие двух тел — это всегда двусторонний процесс.

Пример:

рассмотрим процесс вбивания гвоздя молотком (рис. \(1\)). Энергия молотка, состоящая из массы молотка и его скорости, совершает работу по забиванию гвоздя. Металлическая часть молотка воздействует на шляпку гвоздя, что вызывает сопротивление бруска при забивании гвоздя. Эта сила противодействует силе молотка. Поэтому молоток останавливается.

 

Рис. \(1\)

 

Проведём опыт.

Сцепим два динамометра вместе крючками и потянем их в разные стороны. Показания динамометров будут одинаковы (рис. \(2\)). Следовательно, динамометры взаимодействуют равными по модулю и противоположно направленными силами.

 

Рис. \(2\)

 

Обрати внимание!

Тела действуют друг на друга с равными по модулю силами и в том случае, если взаимодействие происходит на расстоянии.

К одному из динамометров прикрепим стальной брусок, а к другому — магнит (рис. \(3\)).

 

Рис. \(3\)

 

Сначала динамометры разведём на такое расстояние, при котором силы взаимодействия магнита и стального бруска практически равны нулю. В данный момент оба динамометра показывают 0.

Если начинать сближать динамометры (перемещать один из них или оба сразу), то стрелки динамометров начнут отклоняться. Интересен тот факт,  что отклонение от нуля происходит в разные стороны. Это означает, что силы взаимодействия магнита и стального бруска противоположны по направлению. Если обратить внимание на показания динамометров, то нетрудно заметить. что их показания одинаковы.

Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению, то есть:

F→1=−F→2.

Этот закон был открыт Ньютоном и называется третьим законом Ньютона.

Знак «минус» показывает, что векторы сил направлены в разные стороны.

 

С помощью законов Ньютона можно объяснить любое движение, наблюдаемое нами.

Например, метеорит падает на землю, поскольку Земля притягивает его с силой тяжести F=mg. Однако, метеорит  притягивает Землю с точно такой же по величине силой. Поскольку масса Земли чрезвычайно велика, её перемещение под действием этой силы пренебрежимо мало.

Обрати внимание!

Силы, возникающие в результате взаимодействия тел, являются силами одной природы.

Так, стальной гвоздь и магнит, взаимодействие которых описано выше, притягиваются благодаря действию магнитных сил.

Пример:

под действием притяжения к Земле предметы, лежащие на опоре, немного сжимаются сами и сжимают находящуюся под ними опору (обычно эти деформации так малы, что мы не замечаем их). Опора стремится вернуть исходное положение, что вызывает силы упругости, с которыми опора воздействует на тело (рис. \(4\)).

 

Рис. \(4\)

 

Вес тела P→ приложен к опоре и направлен вертикально вниз к центру Земли.

Противодействует весу сила реакции опоры N→, поэтому она направлена перпендикулярно поверхности опоры.

 

НЬЮТОНА ЗАКОНЫ МЕХАНИКИ • Большая российская энциклопедия

• В книжной версии

  Том 23. Москва, 2013, стр. 435

• Скопировать библиографическую ссылку:

  ---

Авторы: В. А. Самсонов

НЬЮ́ТОНА ЗАКО́НЫ МЕХА́НИКИ, три ак­сио­мы, сфор­му­ли­ро­ван­ные И. Нью­то­ном в 1687 и по­ло­жен­ные в ос­но­ву клас­сич. ме­ха­ни­ки.

Нью­тон обоб­щил ре­зуль­та­ты экс­пе­рим. и тео­ре­тич. ис­сле­до­ва­ний, про­ве­дён­ных ря­дом учё­ных (Г. Га­ли­ле­ем, Х. Гюй­ген­сом и др.), и вы­вел за­ко­ны для идеа­ли­зи­ро­ван­ной мо­де­ли ре­аль­но­го ми­ра. За­ко­ны бы­ли сфор­му­ли­ро­ва­ны Нью­то­ном сле­дую­щим об­ра­зом (тек­сты при­во­дят­ся в пе­ре­во­де А. Н. Кры­ло­ва). Пер­вый за­кон: вся­кое те­ло про­дол­жа­ет удер­жи­вать­ся в сво­ём со­стоя­нии по­коя или рав­но­мер­но­го и пря­мо­ли­ней­но­го дви­же­ния, по­ка и по­сколь­ку оно не по­ну­ж­да­ет­ся при­ло­жен­ны­ми си­ла­ми из­ме­нить это со­стоя­ние. Вто­рой за­кон: из­ме­не­ние ко­ли­че­ст­ва дви­же­ния про­пор­цио­наль­но при­ло­жен­ной дви­жу­щей си­ле и про­ис­хо­дит по на­прав­ле­нию той пря­мой, по ко­то­рой эта си­ла дей­ст­ву­ет. Тре­тий за­кон: дей­ст­вию все­гда есть рав­ное и про­ти­во­по­лож­ное про­ти­во­дей­ст­вие, ина­че, взаи­мо­дей­ст­вия двух тел друг на дру­га ме­ж­ду со­бой рав­ны и на­прав­ле­ны в про­ти­во­по­лож­ные сто­ро­ны.

В совр. ин­тер­пре­та­ции Н. з. м. за­пи­сы­ва­ют­ся не­сколь­ко ина­че, что не ме­ня­ет их су­ти. Пер­вый за­кон Нью­то­на, на­зы­вае­мый так­же за­ко­ном инер­ции, вво­дит по­ня­тие инер­ци­аль­ной сис­те­мы от­счёта. В та­кой сис­те­ме ма­те­ри­аль­ная точ­ка по­ко­ит­ся или дви­жет­ся пря­мо­ли­ней­но и рав­но­мер­но, ес­ли на неё не дей­ст­ву­ют др. те­ла или влия­ние этих тел ском­пен­си­ро­ва­но. В со­от­вет­ст­вии с

Га­ли­лея прин­ци­пом от­но­си­тель­но­сти за­ко­ны клас­сич. ме­ха­ни­ки вы­пол­ня­ют­ся оди­на­ко­во в лю­бых инер­ци­аль­ных сис­те­мах от­счё­та. В ча­ст­но­сти, из это­го сле­ду­ет, что сред­ст­ва­ми ме­ха­ни­ки не­воз­мож­но об­на­ру­жить дви­же­ние инер­ци­аль­ной сис­те­мы от­счё­та, на­хо­дясь внут­ри са­мой сис­те­мы, т. е. рав­но­мер­ное пря­мо­ли­ней­ное дви­же­ние и по­кой фи­зи­че­ски эк­ви­ва­лент­ны.

Вто­рой за­кон Нью­то­на, яв­ляю­щий­ся осн. за­ко­ном клас­сич. ме­ха­ни­ки, ус­та­нав­ли­ва­ет, что дей­ст­вие си­лы F на ма­те­ри­аль­ную точ­ку мас­сы m вы­зы­ва­ет ус­ко­ре­ние w точ­ки, оп­ре­де­ляе­мое ра­вен­ст­вом w=F/m. Тот же за­кон мо­жет быть вы­ра­жен и че­рез из­ме­не­ние им­пуль­са (ко­ли­че­ст­ва дви­же­ния) p: под дей­ст­ви­ем си­лы им­пульс ма­те­ри­аль­ной точ­ки из­ме­ня­ет­ся по ве­ли­чи­не и на­прав­ле­нию, при­чём dp/dt=F, где t – вре­мя. Ес­ли на ма­те­ри­аль­ную точ­ку од­но­вре­мен­но дей­ст­ву­ют несколько сил, то, со­глас­но су­пер­по­зи­ции прин­ци­пу, ре­зуль­ти­рую­щее ус­ко­ре­ние точ­ки рав­но век­тор­ной сум­ме всех ус­ко­ре­ний, со­об­щён­ных ка­ж­дой си­лой в от­дель­но­сти.

Тре­тий за­кон Нью­то­на ус­та­нав­ли­ва­ет, что при взаи­мо­дей­ст­вии двух ма­те­ри­аль­ных то­чек воз­ни­ка­ет па­ра сил оди­на­ко­вой при­ро­ды, рав­ных по ве­ли­чи­не и про­ти­во­по­лож­ных по на­прав­ле­нию. Си­лы при­ло­же­ны к раз­ным те­лам, по­это­му они не ком­пен­си­ру­ют друг дру­га.

По совр. пред­став­ле­ни­ям, Н. з. м. спра­вед­ли­вы для лю­бых мак­ро­ско­пич. объ­ек­тов, дви­жу­щих­ся со ско­ро­стя­ми мно­го мень­ше ско­ро­сти све­та. На Н. з. м. ба­зи­ру­ет­ся ме­ха­ни­ко-ма­те­ма­тич. мо­де­ли­ро­ва­ние.

Три закона Ньютона | Физика

Раздел механики, в котором изучают, как взаимодействие тел влияет на их движение, называют динамикой.

Основные законы динамики открыли итальянский ученый Галилео Галилей и английский ученый Исаак Ньютон. Вы изучали эти законы в курсе физики основной школы. Напомним их.

1. Первый закон ньютона (закон инерции)

Повторим один из опытов, которые поставил итальянский ученый Галилео Галилей.

Поставим опыт
Будем скатывать шар по наклонной плоскости и наблюдать за его дальнейшим движением по горизонтальной поверхности.
Если она посыпана песком, шар остановится очень скоро (рис. 13.1, а).
Если она покрыта тканью, шар катится значительно дольше (рис. 13.1, б).
А вот по стеклу шар катится очень долго (рис. 13.1, в).

На основании этого и подобных опытов Галилей открыл закон инерции: если на тело не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы, то тлело движется равномерно и прямолинейно или покоится.

Сохранение скорости тела, когда на него не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы, называют явлением инерции.

? 1. Почему при встряхивании мокрого зонта с него слетают капли воды?

Особенно красиво смотрится явление инерции в фигурном катании (рис. 13.2).

Закон инерции называют также первым законом Ньютона, потому что Ньютон включил его в качестве первого закона в систему трех законов динамики, которые называют «тремя законами Ньютона».

Инерциальные системы отсчета

Закон инерции выполняется с хорошей точностью в системе отсчета, связанной с Землей. Но он не выполняется, например, в системе отсчета, связанной с тормозящим автобусом: при резком торможении пассажиры отклоняются вперед, хотя на них не действуют направленные вперед силы.
Системы отсчета, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными.

Инерциальных систем отсчета бесконечно много. Ведь если некоторая система отсчета является инерциальной, то инерциальной будет любая другая система отсчета, движущаяся относительно нее прямолинейно и равномерно.

Сформулируем теперь первый закон Ньютона с указанием систем отсчета, в которых он выполняется.

Существуют системы отсчета (называемые инерциальными), относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы.

Изучать влияние взаимодействия тел на их движение удобнее всего именно в инерциальных системах отсчета, потому что в этих системах отсчета изменение скорости тела обусловлено только действием других тел на это тело.

Принцип относительности Галилея

Как показывает опыт, во всех инерциальных системах отсчета все механические явления протекают одинаково при одинаковых начальных условиях.

Это утверждение называют принципом относительности Галилея.

В справедливости принципа относительности Галилея легко убедиться, сидя в поезде, который плавно движется с постоянной скоростью. В таком случае все опыты с механическими явлениями, поставленные в вагоне, дадут одинаковые результаты независимо от того, едет поезд или стоит: например, лежащее на столе яблоко будет покоиться, а свободно падающие предметы будут падать вертикально вниз (относительно вагона!).

Поэтому пассажир может определить, едет поезд или стоит на станции, только посмотрев в окно (рис. 13.3).

2. Второй закон ньютона

Равнодействующая

Как вы уже знаете из курса физики основной школы, силы – векторные величины: каждая сила характеризуется числовым значением (модулем) и направлением. Силы измеряют с помощью динамометров. Единицей силы в СИ является 1 ньютон (Н). Определение ньютона мы дадим позже.

Если на тело, которое можно считать материальной точкой, действуют несколько сил, то их можно заменить одной силой, которая является векторной суммой этих сил. Ее называют равнодействующей.

На рисунке 13.4 показано, как найти равнодействующую двух сил: а

? 2. К телу приложены две силы, равные по модулю 1 Н и 2 Н. Отвечая на следующие вопросы, сделайте пояснительные чертежи.
а) Какое наименьшее значение может принимать равнодействующая этих сил? Как направлены силы в этом случае?
б) Какое наибольшее значение может быть у равнодействующей этих сил? Как направлены силы в атом случае?
в) Может ли равнодействующая этих сил быть равной 2 Н?

? 3. К телу приложены две силы, равные по модулю 3 Н и 4 Н. Может ли их равнодействующая быть равной 5 Н? Если да, то чему в этом случае равен угол между приложенными силами?

? 4. К телу приложены три равные по модулю силы по 1 Н каждая. Как они должны быть направлены, чтобы:
а) равнодействующая была равна 1 Н?
б) равнодействующая была равна нулю?
в) равнодействующая была равна 2 Н?

Масса тела

В курсе физики основной школы рассказывалось также об опытах, которые доказывают, что под действием постоянной силы тело движется с постоянным ускорением.

Коэффициент пропорциональности между силой и ускорением характеризует инертные свойства тела и называется массой тела. Чем больше масса тела, тем большую силу надо приложить к телу, чтобы сообщить ему то же ускорение.

Единицей массы в СИ является 1 килограмм (кг). Это масса эталона, хранящегося в Международном бюро мер и весов (Франция). Приближенно можно считать, что одному килограмму равна масса 1 л воды.

Обозначают массу буквой m.

Второй закон Ньютона

Соотношение между равнодействующей всех сил, приложенных к телу, массой тела и его ускорением Ньютон сформулировал как второй из трех основных законов механики.

Равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна произведению массы тела на его ускорение:

В инерциальной системе отсчета сила является причиной ускорения, поэтому второй закон Ньютона часто записывают так:

Итак, приобретаемое телом ускорение прямо пропорционально равнодействующей приложенных к телу сил, одинаково с ней направлено и обратно пропорционально массе тела.

Заметим, что второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах отсчета. Напомним: в этих системах отсчета ускорение тела обусловлено только действием на него других тел.

Единицу силы в СИ определяют на основе второго закона Ньютона: сила в 1 ньютон сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с². Поэтому 1 Н = 1 кг * м/с².

Сила тяжести

Как вы уже знаете, под действием притяжения Земли все тела падают с одинаковым ускорением – ускорением свободного падения . Силу притяжения, действующую на тело со стороны Земли, называют силой тяжести и обозначают _т.

Когда тело свободно падает, на него действует только сила тяжести, поэтому она и является равнодействующей всех приложенных к телу сил. При атом тело движется с ускорением , поэтому из второго закона Ньютона получаем:

? 5. С какой силой Земля притягивает:
а) килограммовую гирю?
б) человека массой 60 кг?

Сила, скорость и ускорение – кто «третий лишний»?

Неочевидное следствие второго закона Ньютона состоит в том, что он утверждает: направление ускорения тела совпадает с направлением равнодействующей приложенных телу сил. Скорость же вела может быть при этом направлена как угодно!

Поставим опыт

Бросим шарик вниз, затем – вверх, а потом – под углом к горизонту (рис. 13.5)

На шарик во время всего движения действует только направленная вниз сила тяжести. Однако в первом случае (а) скорость шарика совпадает по направлению с этой силой, во втором случае (б) – скорость вначале противоположна силе тяжести, а в третьем (в) – скорость направлена под углом к силе тяжести (например, в верхней точке траектории скорость перпендикулярна силе тяжести).

? 6. Тело равномерно движется по окружности. Чему равен угол между скоростью тела и равнодействующей?

? 7. Чему равен угол между скоростью автомобиля и равнодействующей приложенных к нему сил, когда автомобиль:
а) разгоняется на прямой дороге?
б) тормозит на прямой дороге?
в) движется равномерно по дуге окружности?

3. Третий закон ньютона

Поставим опыт

Предложим первокласснику и десятикласснику посоревноваться в перетягивании каната, стоя на скейтбордах: тогда трением между колесами и полом можно пренебречь (схема опыта показана на рисунке 13.6).

Мы увидим, что оба соперника движутся с ускорением. Значит, на каждого из них действу другого. Ускорения соперников направлено противоположно, причем ускорение первоклассника намного больше ускорения десятиклассника.

Точные опыты, подобные описанном выше, показывают, что модули ускорений обратно пропорциональны массам тел:

a₁/a₂ = m₂/m₁.

Поскольку ускорения направлены противоположно,

Согласно второму закону Ньютона m₁₁ = ₁ и m₂₂ = ₂, где ₁ – сила, действующая на первое тело со стороны второго, а ₂ – сила, действующая на второе тело со стороны первого.

Из соотношения (5) следует, что ₁ = –₂. Это и есть третий закон Ньютона.

Тела взаимодействуют друг с другом с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.

Свойстве сил, с которыми тела взаимодействуют друг с другом:
– эти силы обусловлены одним и тем же взаимодействием и поэтому имеют одну и ту же физическую природу;
– эти силы направлены вдоль одной прямой;
– эти силы приложены к разным телам и поэтому не могут уравновешивать друг друга.

Примеры проявления третьего закона Ньютона

Когда камень падает на Землю, на него действует сила тяжести ₁ со стороны Земли, а на Землю – сила ₂ притяжения со стороны камня (рис. 13.7, для наглядности масштаб не соблюден). Обе эти силы относятся к силам всемирного тяготения.

? 8. Согласно третьему закону Ньютона F₁ = F₂. Почему же ускорение камня заметно, а ускорение Земли – нет?

Когда камень лежит на Земле, на него кроме силы тяжести, которую будем обозначать теперь _т, действует еще направленная вверх сила давления со стороны опоры (рис. 13.8, а). Она направлена перпендикулярно поверхности опоры, поэтому ее называют силой нормальной реакции (перпендикуляр называют часто нормалью). (Когда тело можно считать материальной точкой, все действующие на него силы желательно изображать на чертежах приложенными в одной точке.)

Когда камень покоится, его ускорение равно нулю. Значит, согласно второму закону Ньютона равнодействующая приложенных к камню сил и _т, равна нулю (будем говорить, что в таком случае силы уравновешивают друг друга):

Отсюда следует:

Опора давит на камень силой , направленной вверх, а камень, по третьему закону Ньютона, давит на опору силан , направленной вниз (рис. 13.8, 6). Обе эти силы – силы упругости.

Силу, с которой тело вследствие действия на него силы тяжести давит на горизонтальную опору или растягивает вертикальный поднес, называют весом тела.

Итак, – это вес камня. По третьему закону Ньютона

Из формул (8) и (9) следует:

Итак, вес покоящегося тела равен действующей на это тело силе тяжести. Однако несмотря на это вес и сила тяжести существенно отличаются друг от друга:
– эти силы приложены к разным телам: вес действует на опору или поднес, а сила тяжести – на само тело;
– эти силы имеют разную физическую природу: вес – это сила упругости, а сила тяжести – проявление сил всемирного тяготения.

Кроме того, как мы увидим несколько позже (§ 16), вес может быть не равен силе тяжести и даже быть равным нулю.

Дополнительные вопросы и задания

9. Ускорение тела в некоторой инерциальной системе отсчета равно 3 м/с2 и направлено вдоль оси x. Чему равно ускорение этого тела в инерциальной системе отсчета, движущейся относительно заданной со скоростью 4 м/с, направленной вдоль оси y? Есть ли здесь лишние данные?

10. Брусок массой 0,5 кг соскальзывает с наклонной плоскости с углом наклона 30º. Скорость бруска увеличивается. Ускорение бруска равно 2 м/с₂. Изобразите на чертеже равнодействующую приложенных к бруску сил. Чему она равна? Есть ли в задаче лишние данные?

11. Зависимость координаты x автомобиля от времени выражается в единицах СИ формулой x = 20 – 10t + t². Ось x направлена вдоль дороги, масса автомобиля 1 т.
а) Чему равна равнодействующая приложенных к автомобилю сил?
б) Как она направлена в начальный момент – в направлении скорости автомобиля или противоположно ей?

12. Автомобиль массой 1 т едет со скоростью 72 км/ч по выпуклому мосту, имеющему форму дуги окружности радиусом 50 м. Сделайте чертеж и ответьте на вопросы.
а) Чему равна и как направлена равнодействующая сил, приложенных к автомобилю в верхней точке моста?
б) Какие силы действуют на автомобиль в этой точке? Как они направлены и чему они равны?
в) Во сколько раз вес автомобиля в верхней точке моста меньше действующей на автомобиль силы тяжести?

первый, второй, третий закон кратко с объяснением, формулами

Мы уже говорили об основах классической механики. Настала пора поговорить о них подробнее и затронуть в обсуждении чуть больше, чем просто основу. В этой статье мы подробно разберем основные законы классической механики. Как вы уже догадались, речь пойдет о законах Ньютона.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Основные законы классической механики Исаак Ньютон (1642-1727) собрал и опубликовал в 1687 году. Три знаменитых закона были включены в труд, который назывался «Математические начала натуральной философии».

Был долго этот мир глубокой тьмой окутан
Да будет свет, и тут явился Ньютон.

(Эпиграмма 18-го века)

Но сатана недолго ждал реванша –
Пришел Эйнштейн, и стало все как раньше.

(Эпиграмма 20-го века)

Что стало, когда пришел Эйнштейн, читайте в отдельном материале про релятивистскую динамику. А мы пока приведем формулировки и примеры решения задач на каждый закон Ньютона.

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона гласит:

Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, в которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не действуют никакие силы или действие других сил скомпенсировано.

Проще говоря, суть первого закона Ньютона можно сформулировать так: если мы на абсолютно ровной дороге толкнем тележку и представим, что можно пренебречь силами трения колес и сопротивления воздуха, то она будет катиться с одинаковой скоростью бесконечно долго.

Инерция – это способность тела сохранять скорость как по направлению, так и по величине, при отсутствии воздействий на тело. Первый закон Ньютона еще называют законом инерции.

До Ньютона закон инерции был сформулирован в менее четкой форме Галилео Галилеем. Инерцию ученый называл «неистребимо запечатленным движением». Закон инерции Галилея гласит: при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо движется равномерно. Огромная заслуга Ньютона в том, что он сумел объединить принцип относительности Галилея, собственные труды и работы других ученых в своих “Математических началах натуральной философии”.

Понятно, что таких систем, где тележку толкнули, а она покатилась без действия внешних сил, на самом деле не бывает. На тела всегда действуют силы, причем скомпенсировать действие этих сил полностью практически невозможно.

Например, все на Земле находится в постоянном поле силы тяжести. Когда мы передвигаемся (не важно, ходим пешком, ездим на машине или велосипеде), нам нужно преодолевать множество сил: силу трения качения и силу трения скольжения, силу тяжести, силу Кориолиса.

 

Второй закон Ньютона

Помните пример про тележку? В этот момент мы приложили к ней силу! Интуитивно понятно, что тележка покатится и вскоре остановится. Это значит, ее скорость изменится.

В реальном мире скорость тела чаще всего изменяется, а не остается постоянной. Другими словами, тело движется с ускорением. Если скорость нарастает или убывает равномерно, то говорят, что движение равноускоренное.

Если рояль падает с крыши дома вниз, то он движется равноускоренно под действием постоянного ускорения свободного падения g. Причем любой дугой предмет, выброшенный из окна на нашей планете, будет двигаться с тем же ускорением свободного падения.

Второй закон Ньютона устанавливает связь между массой, ускорением и силой, действующей на тело. Приведем формулировку второго закона Ньютона:

Ускорение тела (материальной точки) в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе.

 

Если на тело действует сразу несколько сил, то в данную формулу подставляется равнодействующая всех сил, то есть их векторная сумма.

В такой формулировке второй закон Ньютона применим только для движения со скоростью, много меньшей, чем скорость света.

Существует более универсальная формулировка данного закона,  так называемый дифференциальный вид.

В любой бесконечно малый промежуток времени dt сила, действующая на тело, равна производной импульса тела по времени.

Третий закон Ньютона

В чем состоит третий закон Ньютона? Этот закон описывает взаимодействие тел.

3 закон Ньютона говорит нам о том, что на любое действие найдется противодействие. Причем, в прямом смысле:

Два тела воздействуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по модулю.

Формула, выражающая третий закон Ньютона:

Другими словами, третий закон Ньютона – это закон действия и противодействия.

 

Пример задачи на законы Ньютона

Вот типичная задачка на применение законов Ньютона. В ее решении используются первый и второй законы Ньютона.

Десантник раскрыл парашют и опускается вниз с постоянной скоростью. Какова сила сопротивления воздуха? Масса десантника – 100 килограмм.

Решение:  

Движение парашютиста – равномерное и прямолинейное, поэтому, по первому закону Ньютона, действие сил на него скомпенсировано.

На десантника действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Силы направлены в противоположные стороны.

По второму закону Ньютона, сила тяжести равна ускорению свободного падения, умноженному на массу десантника.

Ответ: Сила сопротивления воздуха равна силе тяжести по модулю и противоположна направлена.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

А вот еще одна физическая задачка на понимание действия третьего закона Ньютона.

Комар ударяется о лобовое стекло автомобиля. Сравните силы, действующие на автомобиль и комара.

Решение:

По третьему закону Ньютона, силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. Сила, с которой комар действует на автомобиль, равна силе, с которой автомобиль действует на комара.

Другое дело, что действие этих сил на тела сильно отличаются вследствие различия масс и ускорений.

Исаак Ньютон: мифы и факты из жизни

На момент публикации своего основного труда Ньютону было 45 лет. За свою долгую жизнь ученый внес огромный вклад в науку, заложив фундамент современной физики и определив ее развитие на годы вперед.

Он занимался не только механикой, но и оптикой, химией и другими науками, неплохо рисовал и писал стихи. Неудивительно, что личность Ньютона окружена множеством легенд.

Ниже приведены некоторые факты и мифы из жизни И. Ньютона. Сразу уточним, что миф – это не достоверная информация. Однако мы допускаем, что мифы и легенды не появляются сами по себе и что-то из перечисленного вполне может оказаться правдой.

• Факт. Исаак Ньютон был очень скромным и застенчивым человеком. Он увековечил себя благодаря своим открытиям, однако сам никогда не стремился к славе и даже пытался ее избежать.
• Миф. Существует легенда, согласно которой Ньютона осенило, когда на наго в саду упало яблоко. Это было время чумной эпидемии (1665-1667), и ученый был вынужден покинуть Кембридж, где постоянно трудился. Точно неизвестно, действительно ли падение яблока было таким роковым для науки событием, так как первые упоминания об этом появляются только в биографиях ученого уже после его смерти, а данные разных биографов расходятся.
• Факт. Ньютон учился, а потом много работал в Кембридже. По долгу службы ему нужно было несколько часов в неделю вести занятия у студентов. Несмотря на признанные заслуги ученого, занятия Ньютона посещались плохо. Бывало, что на его лекции вообще никто не приходил. Скорее всего, это связано с тем, что ученый был полностью поглощен своими собственными исследованиями.
• Миф. В 1689 году Ньютон был избран членом Кембриджского парламента. Согласно легенде, более чем за год заседания в парламенте вечно поглощенный своими мыслями ученый взял слово для выступления всего один раз. Он попросил закрыть окно, так как был сквозняк.
• Факт. Неизвестно, как бы сложилась судьба ученого и всей современной науки, если бы он послушался матери и начал заниматься хозяйством на семейной ферме. Только благодаря уговорам учителей и своего дяди юный Исаак отправился учиться дальше вместо того, чтобы сажать свеклу, разбрасывать по полям навоз и по вечерам выпивать в местных пабах.

Дорогие друзья, помните – любую задачу можно решить! Если у вас возникли проблемы с решением задачи по физике, посмотрите на основные физические формулы. Возможно, ответ перед глазами, и его нужно просто рассмотреть. Ну а если времени на самостоятельные занятия совершенно нет, специализированный студенческий сервис всегда к вашим услугам!

В самом конце предлагаем посмотреть видеоурок на тему “Законы Ньютона”.

Первый закон движения Ньютона

Эта страница предназначена для учащихся колледжей, старших и средних школ. Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице: доступно на Детская страница.

---

Сэр Исаак Ньютон впервые представил свои три закона движения в “Principia Mathematica Philosophiae Naturalis” 1686 года.Его первый закон заявляет, что каждый объект будет оставаться в покое или в равномерном движении по прямой линия, если она не вынуждена изменить свое состояние под действием внешней силы. Обычно это определение инерции . Ключевой момент здесь заключается в том, что если нет , нет чистой силы , возникающей из-за несбалансированности силы, действующие на объект (если все внешние силы нейтрализуют друг друга), тогда объект будет поддерживать постоянную скорость .Если эта скорость равна нулю, тогда объект остается в покое. А если приложить дополнительную внешнюю силу, скорость изменится из-за силы. Величина изменения скорости определяется вторым законом движения Ньютона.

Есть много прекрасных примеров первого закона Ньютона, относящегося к аэродинамике. Движение самолет Когда пилот меняет настройку дроссельной заслонки двигателя, описывается первым законом.Движение мяч падая в атмосфере, или модель ракеты выбросы в атмосферу – оба примера первого закона Ньютона. Движение летающий змей при смене ветра также можно описать первым законом. Мы создали отдельные страницы, которые более подробно описывают каждый из этих примеров. чтобы помочь вам понять этот важный физический принцип.

---

Действия:

---

Экскурсии с гидом

• Законы движения Ньютона:

---

Навигация..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Динамика полета

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое UEET?
Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы | Индекс сайта | Дом

Динамика полета

Что такое воздух?

Воздуха это физическая субстанция, которая имеет вес.В нем есть молекулы, которые постоянно движутся. Давление воздуха создается движущимися молекулами. Движущийся воздух обладает силой, которая поднимает воздушных змеев и воздушные шары вверх и вниз. Воздух – это смесь разных газов; кислород, углерод диоксид и азот. Все, что летает, нуждается в воздухе. Воздух имеет силу толкать и тянуть птиц, воздушные шары, воздушные змеи и самолеты.

В 1640 году Эвагелиста Торричелли обнаружила в этом воздухе есть масса. При экспериментировании измеряя ртуть, он обнаружил, что воздух оказывает давление на ртуть.

Francesco Lana подержанный Это открытие начали планировать для дирижабля в конце 1600-х годов. Он нарисовал дирижабль на бумаге, в которой использовалась идея о том, что воздух имеет вес. Корабль был полым сфера, из которой будет удален воздух. Как только воздух был удален, сфера имела бы меньший вес и могла бы взлетать в воздух. Каждый из четырех сфер будут прикреплены к конструкции, похожей на лодку, а затем весь машина будет плавать. Реальный дизайн никогда не пробовали.

Горячий воздух расширяется и распространяется и становится легче холодного воздуха. Когда воздушный шар наполнен горячим воздухом, он поднимается вверх, потому что горячий воздух расширяется. внутри воздушного шара. Когда горячий воздух остывает и выходит из воздушного шара, воздушный шар возвращается вниз.

Как крылья поднимают самолет

Крылья самолета имеют такую ​​форму, чтобы воздух двигался быстрее поверх крыла. Когда воздух движется быстрее, давление воздуха уменьшается. Таким образом, давление на верхнюю часть крыла меньше, чем давление на низ крыла.Разница в давлении создает на крыле силу, которая лифты крыло поднялось в воздух.

Вот простой компьютерное моделирование что вы можете использовать, чтобы изучить, как крылья поднимают вверх.

Законы движения

Сэр Исаак Ньютон предложил три закона движения в 1665 году. Законы движения Помогите объяснить, как летают самолеты.

1.Если объект не движется, он не начнет двигаться сам по себе. Если объект движется, он не остановится или не изменит направление, если что-то не толкнет Это.

2. Объекты будут двигаться дальше и быстрее, если их толкать сильнее.

3. Когда объект толкают в одном направлении, всегда возникает сопротивление. того же размера в обратном направлении.

Силы рейса

Управление полетом самолета

Как летает самолет? Давайте представим, что наши руки – это крылья.Если мы поместим одно крыло вниз и одно крыло вверх, мы можем использовать рулон. к изменить направление самолета. Мы помогаем повернуть самолет путем рыскания в одну сторону. Если мы поднимем нос, как пилот может поднять нос самолета, мы поднимаем шаг самолета. Все эти размеры вместе позволяют управлять полетом. самолета. Пилот самолета имеет специальные органы управления, с помощью которых можно летать. самолет.Есть рычаги и кнопки, на которые пилот может нажимать, чтобы изменить рыскание, тангаж и крен самолета.

Кому рулон самолет вправо или влево, элероны подняты на один крыло и опущенное на другом. Крыло с опущенными элеронами поднимается, пока крыло с поднятым элероном опускается.

Подача заставляет самолет снижаться или подниматься. Пилот настраивает лифты на хвосте, чтобы самолет спускался или поднимался.Опускание лифтов вызвал падение носа самолета, в результате чего самолет упал. Повышение лифты заставляют самолет набирать высоту.

Рыскание это поворот самолета. Когда руль повернут в сторону самолет движется влево или вправо. Нос самолета заострен в том же направлении, что и руль направления. Руль направления и элероны используются вместе, чтобы сделать поворот

Как пилот управляет самолетом?

Щелкните на дисплее радара , пеленгатора , Указатель высоты и консоль дроссельной заслонки части кабину для более детального обзора.

Для управления самолетом пилот использует несколько приборов …

Пилот контролирует мощность двигателя используя дроссель. Нажатие на дроссельную заслонку увеличивает мощность, и ее вытягивание снижает мощность.

элероны поднять и опустить крылья. Пилот контролирует крен самолет, подняв один элерон или другой с помощью штурвала. Превращая колесо управления по часовой стрелке поднимает правый элерон и опускает левый элерон, который катит самолет вправо.

л

Изображение самолета в рулоне

руль работает с контролировать рыскание самолета. Пилот перемещает руль влево и вправо, при этом влево и правые педали. Нажатие правой педали руля направления перемещает руль вправо. Это поворачивает самолет вправо. Используется вместе, руль направления и элероны используются для поворота самолета.

Изображение самолета Yaw

лифты которые на хвостовой части используются для управления шагом самолет.Пилот использует штурвал, чтобы поднять и опустите лифты, перемещая их вперед-назад. Опускание лифтов опускает нос самолета и позволяет самолету опуститься. Повышая лифты пилот может поднять самолет.

Изображение плоскости

Пилот самолета нажимает на верхнюю часть педалей руля направления, чтобы задействовать тормоза . Тормоза используются, когда самолет находится на земле, чтобы замедлить самолет и будьте готовы остановить это.Верхняя часть левого руля управляет левым тормозом. а верхняя часть правой педали управляет правым тормозом.

Если вы посмотрите на эти движения вместе, вы увидите, что каждый тип движения помогает контролировать направление и уровень самолета во время полета.

Звуковой барьер

Звук состоит из движущихся молекул воздуха. Они толкаются и собираются вместе, чтобы сформировать звуковые волны .Звук волны распространяются со скоростью около 750 миль в час на уровне моря. Когда самолет летит в скорость звука воздушные волны собираются вместе и сжимайте воздух перед самолетом, чтобы он не двигался вперед. Этот сжатие вызывает ударная волна формировать перед самолет.

Чтобы лететь быстрее скорости звука, самолет должен иметь возможность пробить ударную волну.Когда самолет движется по волнам, это заставляет звуковые волны распространяться, и это создает громкий шум или звуковой Стрела . Звуковой удар вызван внезапным изменением давления воздуха. Когда самолет движется быстрее звука, он движется со сверхзвуковой скоростью. Самолет, летящий со скоростью звука, движется со скоростью Мах 1 или около 760 миль в час. 2 Маха – это вдвое больше скорости звука.

Режимы полета

Иногда называют скорости полета , каждый режим – это разный уровень скорости полета.

Гидросамолет	Авиация общего назначения (100–350 Миль в час). Большинство ранних самолетов могли летать только на этот уровень скорости. Ранние двигатели не были такими мощными, как сегодня. Однако этот режим до сих пор используется на небольших самолетах.Примеры этого режима – небольшие опрыскиватели, используемые фермерами для поля, двух- и четырехместные пассажирские самолеты, а также гидросамолеты, способные приземлиться на воду.
Боинг 747	Дозвуковой (350-750 миль / ч). Эта категория содержит большинство коммерческие самолеты, которые сегодня используются для перевозки пассажиров и грузов.В скорость чуть ниже скорости звука. Двигатели сегодня легче и более мощный и может быстро перемещаться с большим количеством людей или товаров.
Конкорд	Сверхзвуковой (760-3500 миль / ч – 1 Мах – 5 Махов). 760 миль / ч – это скорость звука.Его еще называют MACH 1. Эти самолеты может летать со скоростью в 5 раз быстрее звука. Самолеты в этом режиме имеют специально разработанные высокопроизводительные двигатели. Они также разработаны с легкими материалами, чтобы обеспечить меньшее сопротивление. Конкорд – это пример этого режима полета.
Спейс шаттл	Гиперзвуковой (3500-7000 миль / ч – 5 Махов до 10 Маха). Ракеты летят со скоростью в 5-10 раз большей скорости звука, чем они. выйти на орбиту. Примером гиперзвукового корабля является Х-15, который работает на ракетах. Космический шаттл также является примером этого режима. Для этого были разработаны новые материалы и очень мощные двигатели. скорость.

Наверх

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое UEET?
Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы | Индекс сайта | Дом

Force of Air; Воздух действительно работает

Урок 5:

Subject: Force of Air – Воздух делает Работа ?

Цель: учащийся сможет Опишите работу, которую может выполнять воздух.

Время: примерно 45 минут на 3-4 дней.

Вся группа и учитель демонстрация

Материалы:

Диаграммная бумага

Маркеры

Ножницы

Воздушный шар ( Должен быть круглым и ровным эластичный)

Канал для пинг-понга

Трубка из плотного картона или ПВХ (1 1/2 диаметр дюйма, длина 6-12 дюймов)

Резинка

Наука Форма лабораторного наблюдения (SLOF)

KWL форма

Подготовка учителя (картонный тубус демонстрация 1)

1.Отрежьте кончик воздушного шара и поместите его. ровно (но не растягивая) через конец картонной / ПВХ трубки. Прикрепите баллон резинкой.

2. Соберите устройство, на которое будет опираться трубка. (см. Картон Чертеж трубки )

Направление:

1. Поместите трубку на аппарат.

2. Крепко держите трубку за аппарат.

3. Свободной рукой сильно ударьте по открытому конец трубки идеально прилегает к ладони рука.

4. Практикуйте эту демонстрацию перед время довести результат до совершенства. (Воздух проходит через трубку и воздушный шар. будет слегка выпирать, чтобы показать силу воздуха на воздушном шаре.)

Подготовка учителя (настольный теннис) демо канала 2)

1. Обратитесь в магазин деревянных изделий и попросите изготовить Вам деревянный швеллер и деревянный ящик. (См. PING ЧЕРТЕЖИ КАНАЛА PONG )

Направление:

1. Установите аппарат в соответствии с направления. (См. Приложенный чертеж)

2. Поместите мяч для пинг-понга в начало канал.

3. Надуть воздушный шар с помощью человека. легкие.

4. Поместите баллон внутрь подвижного стабилизатор баллона, освободите шейку баллона, который был зажат между указательным и большим пальцами.

5. Наблюдайте за воздействием воздуха на мяч для пинг-понга.

Процедура:

1. Используйте форму KWL и спросите: «Как воздух работает для нас ». (Возможно, сейчас закрытие, если время будет фактором.)

2. Объясните демонстрацию 1 и позвольте студентам заполните раздел прогнозов в форме наблюдения в научной лаборатории.

3. Сделайте демонстрацию 1.

4. Студенты запишут свои наблюдения на Форма наблюдения в научной лаборатории.

5. Обсудить учащихся наблюдения.

6. Попросите учащихся заполнить оценку раздел в форме наблюдения в научной лаборатории. (Может быть закрытие сейчас, если время является фактором.)

7. Объясните демонстрацию 2 и позвольте студентам заполнить раздел прогнозов в Science Lab Observation Форма.

8. Сделайте демонстрацию 2.

9. Студенты напишут наблюдения на Форма наблюдения в научной лаборатории.

10.Обсудите наблюдения студентов. (Введите термин «Сила», чтобы объяснить, что толкает мяч.).

11. Попросите учащихся заполнить оценку раздел в форме наблюдения в научной лаборатории. (Может быть закрытие сейчас, если время является фактором.)

Присвоение: Запишите тремя способами вы видите воздушную работу. Это задание должно быть выполнено на следующий школьный день. возможность графически отображать все данные группы. Ваша группа рассчитывает на ты.

Оценка: Студенты будут иметь соответствующие ответы на задание.

Законы Ньютона | Безграничная физика

Первый закон: инерция

Первый закон движения Ньютона описывает инерцию. Согласно этому закону, покоящееся тело стремится оставаться в покое, а движущееся тело стремится оставаться в движении, если на него не действует чистая внешняя сила.

Цели обучения

Определите первый закон движения

Основные выводы

Ключевые моменты

• Три закона физики Ньютона являются основой механики.
• Первый закон гласит, что покоящееся тело будет оставаться в покое до тех пор, пока на него не подействует чистая внешняя сила, и что движущееся тело будет оставаться в движении с постоянной скоростью, пока на него не будет действовать чистая внешняя сила.
• Чистая внешняя сила – это сумма всех сил, действующих на объект.
• То, что на объект действуют силы, не обязательно означает наличие чистой внешней силы; силы, равные по величине, но действующие в противоположных направлениях, могут нейтрализовать друг друга.
• Трение – это сила между движущимся объектом и поверхностью, по которой он движется. Трение – это внешняя сила, которая действует на объекты и заставляет их замедляться, когда на них не действует никакая другая внешняя сила.
• Инерция – это тенденция движущегося тела оставаться в движении. Инерция зависит от массы, поэтому сложнее изменить направление движущегося тяжелого тела, чем направление более легкого движущегося объекта.

Ключевые термины

• инерция : свойство тела сопротивляться любому изменению его равномерного движения; эквивалент его массе.
• трение : Сила, которая сопротивляется относительному движению или тенденции к такому движению двух соприкасающихся тел.
• равномерное движение : Движение с постоянной скоростью (с нулевым ускорением). Обратите внимание, что движущийся объект не изменит свою скорость, если на него не действует неуравновешенная сила.

История

Сэр Исаак Ньютон был английским ученым, интересовавшимся движением объектов в различных условиях. В 1687 году он опубликовал работу под названием Philosophiae Naturalis Principla Mathematica , в которой описал свои три закона движения.Ньютон использовал эти законы для объяснения и исследования движения физических объектов и систем. Эти законы составляют основу механики. Законы описывают взаимосвязь между силами, действующими на тело, и движениями, испытываемыми этими силами. Эти три закона заключаются в следующем:

1. Если объект не испытывает чистой силы, его скорость останется постоянной. Объект либо находится в состоянии покоя, и его скорость равна нулю, либо он движется по прямой с постоянной скоростью.
2. Ускорение объекта параллельно и прямо пропорционально чистой силе, действующей на объект, происходит в направлении чистой силы и обратно пропорционально массе объекта.
3. Когда первый объект оказывает силу на второй объект, второй объект одновременно оказывает силу на первый объект, что означает, что сила первого объекта и сила второго объекта равны по величине и противоположны по направлению.

Первый закон движения

Скорее всего, вы уже слышали о первом законе движения Ньютона. Если вы не слышали это в приведенной выше форме, вы, вероятно, слышали, что «движущееся тело остается в движении, а тело в состоянии покоя остается в покое.Это означает, что движущийся объект не изменит свою скорость, если на него не действует неуравновешенная сила. Это называется равномерным движением. Эту концепцию легче объяснить на примерах.

Примеры

Если вы катаетесь на коньках и отталкиваетесь от края катка, согласно первому закону Ньютона вы продолжите путь до другой стороны катка. Но на самом деле этого не произойдет. Ньютон говорит, что движущееся тело будет оставаться в движении до тех пор, пока на него не подействует внешняя сила.В этом и большинстве других случаев реального мира эта внешняя сила – трение. Трение между коньками и льдом – это то, что заставляет вас замедляться и в конечном итоге останавливаться.

Давайте посмотрим на другую ситуацию. Обратитесь к этому примеру. Почему мы пристегиваемся ремнями безопасности? Очевидно, они там, чтобы защитить нас от травм в случае автомобильной аварии. Если автомобиль движется со скоростью 60 миль в час, водитель также движется со скоростью 60 миль в час. Когда автомобиль внезапно останавливается, к автомобилю прилагается внешняя сила, заставляющая его замедлиться.Но на водителя нет силы, поэтому водитель продолжает двигаться со скоростью 60 миль в час. Ремень безопасности должен противодействовать этому и действовать как та внешняя сила, которая замедляет водителя вместе с автомобилем, предотвращая его повреждение.

Первый закон Ньютона : Первый закон Ньютона, действующий на водителя автомобиля

Инерция

Иногда этот первый закон движения называют законом инерции. Инерция – это свойство тела оставаться в покое или оставаться в движении с постоянной скоростью.Некоторые объекты обладают большей инерцией, чем другие, потому что инерция объекта эквивалентна его массе. Вот почему изменить направление валуна сложнее, чем бейсбольного мяча.

Doc Physics – Newton : Первый закон Ньютона крайне противоречит здравому смыслу. Хотя, возможно, вы выучили это в начальной школе. Давайте посмотрим, какой умопомрачительный вывод есть на самом деле.

Второй закон: сила и ускорение

Второй закон гласит, что результирующая сила, действующая на объект, равна скорости изменения или производной его линейного количества движения.

Цели обучения

Определите второй закон движения

Основные выводы

Ключевые моменты

• Три закона движения Ньютона объясняют взаимосвязь между силами, действующими на объект, и движением, которое они испытывают благодаря этим силам. Эти законы лежат в основе механики.
• Второй закон объясняет взаимосвязь между силой и движением, в отличие от скорости и движения. Для этого он использует концепцию линейного импульса.
• Линейный импульс [латекс] \ text {p} [/ latex], является произведением массы [latex] \ text {m} [/ latex] и скорости [latex] \ text {v} [/ latex]: [ латекс] \ текст {p} = \ text {mv} [/ latex].
• Второй закон гласит, что результирующая сила равна производной или скорости изменения ее линейного количества движения.
• Упростив это соотношение и вспомнив, что ускорение – это скорость изменения скорости, мы можем увидеть, что второй закон движения – это то, откуда происходит взаимосвязь между силой и ускорением.

Ключевые термины

• чистая сила : комбинация всех сил, действующих на объект.
• импульс : (тела в движении) произведение его массы и скорости.
• ускорение : величина, на которую увеличивается скорость или скорость (и, следовательно, скалярная величина или векторная величина).

Английский ученый сэр Исаак Ньютон исследовал движение физических объектов и систем в различных условиях.В 1687 году он опубликовал свои три закона движения в книге Philosophiae Naturalis Principla Mathematica . Законы составляют основу механики – они описывают взаимосвязь между силами, действующими на тело, и движением, вызываемым этими силами. Эти три закона гласят:

1. Если объект не испытывает чистой силы, его скорость останется постоянной. Объект либо находится в состоянии покоя, и его скорость равна нулю, либо он движется по прямой с постоянной скоростью.
2. Ускорение объекта параллельно и прямо пропорционально чистой силе, действующей на объект, происходит в направлении чистой силы и обратно пропорционально массе объекта.
3. Когда первый объект оказывает силу на второй объект, второй объект одновременно оказывает силу на первый объект, что означает, что сила первого объекта и сила второго объекта равны по величине и противоположны по направлению.

Первый закон движения определяет только естественное состояние движения тела (то есть, когда результирующая сила равна нулю). Это не позволяет нам количественно оценить силу и ускорение тела. Ускорение – это скорость изменения скорости; это вызвано только действующей на него внешней силой.Второй закон движения гласит, что результирующая сила, действующая на объект, равна скорости изменения его количества движения.

Линейный импульс

Линейный импульс объекта – это векторная величина, которая имеет как величину, так и направление. Это произведение массы и скорости частицы в данный момент времени:

[латекс] \ text {p} = \ text {mv} [/ latex]

, где [латекс] \ text {p} = \ text {momentum} [/ latex], [latex] \ text {m} = \ text {mass} [/ latex] и [latex] \ text {v} = \ text {скорость} [/ латекс].Из этого уравнения мы видим, что объекты с большей массой будут иметь больший импульс.

Второй закон движения

Представьте два шара разной массы, движущиеся в одном направлении с одинаковой скоростью. Если они оба столкнутся со стеной одновременно, более тяжелый шар будет оказывать на стену большее усилие. Эта концепция, проиллюстрированная ниже, объясняет второй закон Ньютона, который подчеркивает важность силы и движения, а не только скорости. Он гласит: результирующая сила, действующая на объект, равна скорости изменения его количества движения.Из расчетов мы знаем, что скорость изменения такая же, как и у производной. Когда мы получаем количество движения объекта, мы получаем:

Сила и масса : Эта анимация демонстрирует связь между силой и массой.

[латекс] \ displaystyle \ text {F} = \ frac {\ text {dp}} {\ text {dt}} \\\ text {F} = \ frac {\ text {d} (\ text {m} \ cdot \ text {v})} {\ text {dt}} [/ latex]

где F = сила и t = время. Отсюда мы можем еще больше упростить уравнение:

[латекс] \ displaystyle \ text {F} = \ text {m} \ frac {\ text {d} (\ text {v})} {\ text {dt}} \\\ text {F} = \ text {m} \ cdot \ text {a} [/ latex]

где, [латекс] \ text {a} = \ text {ускорение} [/ latex].Как мы заявляли ранее, ускорение – это скорость изменения скорости или скорости, деленная на время.

Три закона механики Ньютона – Второй закон – Часть 1 : Здесь мы увидим, сколько людей могут запутать ваше понимание 2-го закона движения Ньютона из-за недосмотра, небрежности или жестоких намерений.

Три закона механики Ньютона – Второй закон – Часть вторая : Равновесие исследуется, и 1-й закон Ньютона рассматривается как частный случай 2-го закона Ньютона!

Третий закон: симметрия сил

Третий закон движения гласит, что для каждого действия существует равное и противоположное противодействие.

Цели обучения

Определите третий закон движения

Основные выводы

Ключевые моменты

• Если объект A оказывает силу на объект B, объект B оказывает равное и противоположное усилие на объект A.
• Третий закон Ньютона можно увидеть во многих повседневных обстоятельствах. Когда вы идете, сила, которую вы используете для отталкивания от земли назад, заставляет вас двигаться вперед.
• Тяга – это применение третьего закона движения. Вертолет с помощью тяги толкает воздух под винтом вниз и, следовательно, отрывается от земли.

Ключевые термины

• симметрия : точное соответствие по обе стороны от разделительной линии, плоскости, центра или оси.
• тяга : Сила, создаваемая движущей силой, как в реактивном двигателе.

Сэр Исаак Ньютон был ученым из Англии, интересовавшимся движением объектов в различных условиях. В 1687 году он опубликовал работу под названием Philosophiae Naturalis Principla Mathematica , в которой содержались его три закона движения.Ньютон использовал эти законы для объяснения и исследования движения физических объектов и систем. Эти законы составляют основу механики. Законы описывают взаимосвязь между силами, действующими на тело, и движение – это опыт, обусловленный этими силами. Три закона Ньютона:

1. Если объект не испытывает чистой силы, его скорость останется постоянной. Объект либо находится в состоянии покоя, и его скорость равна нулю, либо он движется по прямой с постоянной скоростью.
2. Ускорение объекта параллельно и прямо пропорционально чистой силе, действующей на объект, происходит в направлении чистой силы и обратно пропорционально массе объекта.
3. Когда первый объект оказывает силу на второй объект, второй объект одновременно оказывает силу на первый объект, что означает, что сила первого объекта и сила второго объекта равны по величине и противоположны по направлению.

Третий закон движения Ньютона

Третий закон Ньютона в основном гласит, что на каждое действие существует равное и противоположное противодействие. Если объект A воздействует на объект B, из-за закона симметрии объект B будет оказывать на объект A силу, равную силе, действующей на него:

[латекс] \ small {\ rm {\ text {F} _ \ text {A} = – \ text {F} _ \ text {B}}} [/ latex]

В этом примере F _A – это действие, а F _B – реакция.Вы, несомненно, были свидетелями этого закона движения. Например, возьмем пловца, который ногами отталкивается от стены, чтобы набрать скорость. Чем больше силы она прикладывает к стене, тем сильнее она отталкивается. Это потому, что стена оказывает на нее ту же силу, что и она. Она толкает стену в направлении позади себя, поэтому стена будет оказывать на нее силу в направлении впереди нее и толкать вперед.

Третий закон движения Ньютона : Когда пловец отталкивается от стены, он использует третий закон движения.

Возьмем в качестве другого примера концепцию тяги. Когда ракета запускается в космическое пространство, она выбрасывает газ назад с высокой скоростью. Ракета оказывает на газ большую обратную силу, а газ оказывает равную и противоположную силу реакции вперед на ракету, заставляя ее запускаться. Эта сила называется тягой. Тяга также используется в автомобилях и самолетах.

Третий закон Ньютона : Наиболее фундаментальное утверждение базовой физической реальности также чаще всего понимается неправильно.Как твоя мама, если она понимает Третий Ньютон. Затем спросите ее, почему все может двигаться, если у каждой силы есть пара противоположных сил все время, навсегда.

4: Законы движения Ньютона

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Авторы и авторство

Когда вы едете по мосту, вы ожидаете, что он останется стабильным.Вы также ожидаете, что ваш автомобиль будет ускоряться или замедляться в ответ на изменение дорожного движения. В обоих случаях вы имеете дело с силами. Силы на мосту уравновешены, поэтому он остается на месте. Напротив, сила, создаваемая двигателем вашего автомобиля, вызывает изменение движения. Исаак Ньютон открыл законы движения, описывающие эти ситуации. Силы влияют на каждый момент вашей жизни. Ваше тело удерживается на Земле силой и удерживается вместе силами заряженных частиц. Когда вы открываете дверь, идете по улице, поднимаете вилку или касаетесь лица ребенка, вы прикладываете силу.Если посмотреть глубже, атомы вашего тела удерживаются вместе электрическими силами, а ядро ​​атома, называемое ядром, удерживается вместе самой сильной силой, которую мы знаем, – сильной ядерной силой.

• 4.1: Прелюдия к законам движения Ньютона

• 4.2: Силы

  Динамика – это исследование того, как силы влияют на движение объектов, тогда как кинематика просто описывает способ движения объектов. Сила – это толчок или тяга, которые можно определить с помощью различных стандартов, и это вектор, который имеет как величину, так и направление.Внешние силы – это любые внешние силы, действующие на тело. Диаграмма свободного тела – это рисунок всех внешних сил, действующих на тело. Единица силы в системе СИ – ньютон (Н).

• 4.3: Первый закон Ньютона

  Согласно первому закону Ньютона (закон инерции) для любого изменения скорости (изменения величины или направления) должна быть причина. Инерция связана с массой объекта. Если скорость объекта относительно данной системы отсчета постоянна, тогда система отсчета инерциальна и действует первый закон Ньютона.Чистая сила, равная нулю, означает, что объект либо находится в состоянии покоя, либо движется с постоянной скоростью; то есть не ускоряется.

• 4.4: Второй закон Ньютона

  Второй закон движения Ньютона гласит, что чистая внешняя сила, действующая на объект с определенной массой, прямо пропорциональна и в том же направлении, что и ускорение объекта. Второй закон Ньютона также может описывать чистую силу как мгновенную скорость изменения количества движения. Таким образом, чистая внешняя сила вызывает ненулевое ускорение.

• 4.5: Масса и Вес

  Следует проводить четкие различия между свободным падением и невесомостью, используя определение веса как силы, обусловленной гравитацией, действующей на объект определенной массы. Некоторая направленная вверх сила сопротивления воздуха действует на все падающие объекты на Земле, поэтому они никогда не могут действительно падать в свободном падении.

• 4.6: Третий закон Ньютона

  Третий закон движения Ньютона представляет собой основную симметрию в природе, с испытываемой силой, равной по величине и противоположной по направлению действующей силе.Пары действие-реакция включают в себя пловца, отталкивающего стену, вертолеты, создающие подъемную силу, выталкивая воздух вниз, и осьминога, толкающего себя вперед, выбрасывая воду из своего тела. Выбор системы – важный аналитический шаг в понимании физики проблемы и ее решении.

• 4.7: Общие силы

  Когда объект опирается на неускоряющуюся горизонтальную поверхность, величина нормальной силы равна весу объекта. На наклонной плоскости вес объекта можно разделить на составляющие, которые действуют перпендикулярно и параллельно поверхности плоскости.Когда веревка поддерживает вес покоящегося объекта, натяжение веревки равно весу объекта. Сила, развиваемая пружиной, подчиняется закону Гука.

• 4.8: Рисование диаграмм свободного тела

  Диаграмма свободного тела является полезным средством описания и анализа всех сил, действующих на тело, для определения равновесия в соответствии с первым законом Ньютона или ускорения в соответствии со вторым законом Ньютона. закон. Чтобы нарисовать диаграмму свободного тела, нарисуйте интересующий объект, нарисуйте все силы, действующие на этот объект, и разложите все векторы сил на x- и y-компоненты.

• 4.E: Законы движения Ньютона (упражнения)

• 4.S: Законы движения Ньютона (Резюме)

Миниатюра: Мост Золотые Ворота, один из величайших произведений современной инженерии, был самым длинным подвесным мостом в мире в год своего открытия, 1937. На момент написания этой статьи он все еще входит в десятку самых длинных подвесных мостов. Что мы должны учитывать при проектировании и строительстве моста? Какие силы действуют на мост? Какие силы удерживают мост от падения? Как башни, кабели и земля взаимодействуют для поддержания устойчивости?

Авторы и авторство

• Samuel J.Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Законы движения Ньютона

В 1687 году Исаак Ньютон представил три закона о движении частица. Именно эти законы в своей лекции в Королевском институте Эрик Лэйтуэйт утверждал, что это применимо только к движению по прямым линиям и где там нет чистого ускорения.

Законы движения Ньютона можно сформулировать как:

Первый закон: А частица на отдых или движение по прямой останутся в этом состоянии при условии на частицу не действует неуравновешенная сила.

Второй закон: Частица, на которую действует неуравновешенная сила F, испытывает ускорение который имеет то же направление, что и сила, и величина, которая напрямую пропорциональна силе (это можно интерпретировать как ‘F = ma’, где m – масса частицы).

Третий закон: Взаимные силы действия и реакции между двумя частицами равны равные, противоположные и коллинеарные.

Законы движения Ньютона применяется к кузову

Законы Ньютона связаны с движением частицы, однако в контексте гироскопических движение, подобное тому, которое продемонстрировало в лекции Лейтуэйта движение обрабатываются целые тела. Любое «тело» – это совокупность частиц, следовательно, суммируя все частицы в теле, мы можем увидеть, как законы Ньютона относятся к телам.

Ключевой результат этого анализ состоит в том, что ‘F = ma’ справедливо для любого твердого тела
при условии прикладывается к центру масс

Ньютона законы движения применимы к круговым движение

Гироскоп – это, по сути, масса, которая с высокой скоростью вращается вокруг своей оси. ось симметрии, установленная так, чтобы эта ось вращения могла изменяться. Следовательно, может быть проведен анализ всего тела с учетом угловатый движение в 3D. Получен следующий результат:

Это выводится из Второго закона Ньютона и применяется к угловому движению. трехмерных твердых тел.Этот результат используется в повторении и анализ видео Лейтвейт, и, как видно, справедливо для всех случаев. Лэйтуэйт утверждал, что Законы движения не верны для кругового движения, но есть и другие силовое действие. Это не так, второй закон Ньютона, который применяется к движению частицы можно использовать для получения приведенной выше формулы что справедливо для кругового движения.

% PDF-1.4 % 312 0 объект > эндобдж xref 312 117 0000000016 00000 н. 0000003356 00000 н. 0000003503 00000 н. 0000004425 00000 н. 0000004968 00000 н. 0000005471 00000 п. 0000005904 00000 н. 0000006016 00000 н. 0000006130 00000 н. 0000016657 00000 п. 0000026465 00000 п. 0000027003 00000 п. 0000027445 00000 п. 0000027529 00000 п. 0000028035 00000 п. 0000028122 00000 п. 0000028610 00000 п. 0000029112 00000 п. 0000039579 00000 п. 0000039693 00000 п. 0000039817 00000 п. 0000039950 00000 н. 0000040123 00000 п. 0000040296 00000 п. 0000055053 00000 п. 0000055186 00000 п. 0000055359 00000 п. 0000055492 00000 п. 0000070287 00000 п. 0000070460 00000 п. 0000070593 00000 п. 0000085463 00000 п. 0000085636 00000 п. 0000086052 00000 п. 0000086185 00000 п. 0000100958 00000 н. 0000101385 00000 н. 0000103833 00000 н. 0000104550 00000 н. 0000118099 00000 н. 0000118378 00000 н. 0000118612 00000 н. 0000219163 00000 п. 0000219597 00000 п. 0000219793 00000 п. 0000220136 00000 н. 0000220501 00000 н. 0000220531 00000 н. 0000220609 00000 н. 0000278857 00000 н. 0000279800 00000 н. 0000279901 00000 н. 0000282801 00000 н. 0000285623 00000 п. 0000288550 00000 н. 0000288702 00000 н. 0000288973 00000 н. 0000291405 00000 н. 0000291485 00000 н. 0000291555 00000 н. 0000291618 00000 н. 0000291673 00000 н. 0000291756 00000 н.