Три основных закона ньютона: Законы Ньютона (основная школа)

Три закона Ньютона презентация, доклад, проект

Слайд 1Текст слайда:

Три закона Ньютона

---

Слайд 2Текст слайда:

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

1. Первый закон ньютона (закон инерции)

Поставим опыт: Будем скатывать шар по наклонной плоскости и наблюдать за его дальнейшим движением по горизонтальной поверхности.
1)Если она посыпана песком, шар остановится очень скоро. 2)Если она покрыта тканью, шар катится значительно дольше. 3)А вот по стеклу шар катится очень долго.

3)

1)

2)

---

Слайд 3Текст слайда:

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.

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».

---

Слайд 4Текст слайда:

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

Инерциальные системы отсчета

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

Это утверждение называют принципом относительности Галилея.

---

Слайд 5Текст слайда:

2. Второй закон ньютона (Равнодействующая)

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.

---

Слайд 6Текст слайда:

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:

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.

---

Слайд 7Текст слайда:

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.

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:

---

Слайд 8Текст слайда:

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 

(а) скорость шарика совпадает по направлению с этой силой

(б) – скорость вначале противоположна силе тяжести

(в) – скорость направлена под углом к силе тяжести (например, в верхней точке траектории скорость перпендикулярна силе тяжести).

---

Слайд 9Текст слайда:

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 )

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

a1/a2 = m2/m1

Поскольку ускорения направлены противоположно, то

---

Слайд 10Текст слайда:

Согласно второму закону Ньютона, m1a1=F1, и m2a2= F2, где F1 – сила, действующая на тело первого со стороны второго, а  F2 – сила, действующая на тело второго со стороны первого.

Из соотношения (5) следует, что F1 = -F2. Это и есть третий закон Ньютона.

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

Свойства 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.

---

Слайд 11Текст слайда:

Это все) Спасибо за просмотр)

---

Скачать презентацию

ТРИ ЗАКОНА СЭРА НЬЮТОНА | Ньютонов

Исаак Ньютон

Что мы знаем о сэре Исааке Ньютоне? Наверно большинство вспомнит историю с падающим яблоком, и закон всемирного тяготения, на открытие которого по легенде это яблоко и сподвигло великого ученого.

Но на самом деле следов, которые оставил после себя прославленный английский физик, математик и астроном значительно больше. Это и изобретение телескопа рефлектора, интегральное и дифференциальное счисление, разложение белого света на составные части, объяснение движения небесных тел, что говорить даже полоски, которые мы можем и по сей день видеть на ребрах монет это тоже одна из его идей.

Сэр Исаак Ньютон по праву считается отцом современной физики, а три закона носящих его имя это фундамент классической механики.

Автомобиль не остановится никогда

Долгое время считалось что тела движутся под действием других тел. И казалось вполне логично, пока лошадь тянет телегу она едет, стоит лошади остановится как телега останавливается вслед за ней.

Но ответьте на вопрос как изменится тормозной путь автомобиля, если под его колесами окажется лед, вместо привычного асфальта. Естественно, тормозной путь увеличится, так как взаимодействие шин со скользким льдом будет значительно хуже.

А что, если пойти дальше, и представить, что нет никакого взаимодействия, а впереди лишь бесконечность??? Автомобиль не остановится никогда.

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона гласит: «Тело будет находиться в состоянии покоя или прямолинейного равномерного движения, пока и поскольку на него не подействуют другие тела.»

Физическая величина, описывающая действие тел, друг на друга называется силой . Поэтому можно немного перефразировать первый закон и сказать, что: сила является причиной изменения скорости.

   

   

Ну а если сила равна нулю, то и скорость не меняется, а значит и ускорение будет нулевое.

К слову, этим можно отчасти объяснить меньший расход топлива на трассе, нежели в городе. Двигаясь преимущественно с постоянной скоростью, мы сжигаем бензин лишь на преодоление сил трения и сопротивления воздуха, когда в городе нам постоянно приходится то ускорятся, то замедлятся, проезжая светофоры и обгоняя неторопливых автолюбителей.

Инерциальные и неинерциальные системы отсчета.

Но возможно ли изменить скорость тела без непосредственного действия на него сил? И, казалось бы, правильный ответ нет, но оказывается да…

Тут нужно вспомнить тот факт, что движение относительно, соответственно, очень важна система отсчета, которую мы выбрали. Что если она сама начнет двигаться с ускорением?

Чтобы понять, о чем идет речь, достаточно прокатится на автобусе или вагоне метро, не держась за поручни. Когда вагон разгоняется вас будет тянуть назад, а при торможении вперед.

Если брать вагон за тело отсчета, и рассматривать движение относительно него, вы не обнаружите сил, которые бы действовали на вас, толкая то в одну, то в другую сторону. При условии, конечно, что это не час пик.

Силы будут действовать на сам вагон, меняя его скорость, а вы будете двигаться по инерции.

Например. Вы едете относительно станции с какой-то постоянной скоростью v, при этом относительно вагона вы неподвижны. Но стоит машинисту нажать на тормоз, как вагоны начнут останавливаться, а вы в свою очередь относительно станции по инерции продолжите движение, что же касается вагона, относительно него вы начнете двигаться с ускорением хотя на вас и не действуют никакие силы. Силы понадобятся уже вам чтоб устоять на месте и не упасть.

Поэтому когда говорят о первом законе Ньютона, уточняют, что он справедлив для инерциальных систем отсчета, то есть систем, относительно которых тело сохраняет свою скорость при отсутствии на него воздействий внешних сил, ну или при их взаимной компенсации. Так как исключить полностью действие вех сил скорее всего не получится.

Если же система отсчета движется с ускорением, то она неинерциальная, а следовательно первый закон Ньютона относительно нее работать не будет.

Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона позволяет определить, как меняется скорость при взаимодействии тел, или, проще говоря, позволяет найти ускорение. Давайте разберемся от чего же оно зависит.

Если мы пинаем футбольный мяч, то очевидно, что изменение скорости мяча напрямую зависит от силы удара по нему — чем сильнее пинаем, тем быстрее он улетает в ворота противника. Соответственно, ускорение будет напрямую зависеть от приложенной силы. И с другой стороны, если вместо мяча с той же силой пнуть пудовую гирю… В общем, ускорение будет обратно пропорционально массе тела. Чем масса больше, тем труднее изменить его скорость.

Поэтому говорят, что масса является мерой инертности тела, то есть характеризует его способность сохранять скорость постоянной.

Если собрать все вместе можно сформулировать второй закон Ньютона следующим образом: «Ускорение прямо пропорционально силе, приложенной к телу и обратно пропорционально его массе.»

   

   

Так что чем большей массой вы обладаете, тем сильнее вам придется держаться за поручни в метро.

Третий закон Ньютона

Что же касается третьего закона, то самом начале я уже говорил, что сила является мерой взаимодействия тел. А взаимодействие подразумевает действие в обе стороны.

Согласно третьему закону Ньютона, если мы действуем на какое-либо тело с силой F, то это тело будет действовать на нас с той же по модулю силой, но обратной по направлению. Или как еще говорят, сила действия равна силе противодействия.

   

Что это значит? Все просто. Если вас в темной подворотне пинает группа хулиганов, то, согласно третьему закону Ньютона, Вы бьёте их с той же по модулю силой!

Берегите себя!

Желаю вам счастья, до скорых встреч.

3 закона Ньютона в спорте — презентация на Slide-Share.ru 🎓

1

Первый слайд презентации: 3 закона Ньютона в спорте

Выполнила: Веселова Мария, ученица 7 а класса, Школа №138 Руководители: Новожилова Лидия Александровна учитель физики, Морозова Тамара Владимировна у читель физкультуры

Изображение слайда

2

Слайд 2

Цель нашего проекта : Показать, что физика оказывает огромное влияние на спорт. В современном мире планка спортивных достижений поднята на столько высоко, что благодаря лишь физической подготовки спортсмену будет трудно достичь высокого результата. Именно поэтому, физика – друг спортсмена.

Изображение слайда

3

Слайд 3: Задачи:

Рассказать о прямом и косвенном влияние физических закономерностей на спортивные достижения. Основополагающими вопросами в моем исследование являются: ” Как улучшить результаты в спорте ” “Как применять на практике законы физики для достижение спортивных результатов» Создание сборника задач по физике для 7 – 8 классов, который можно использовать на уроках физической культуры для повышения интереса к занятию спортом

Изображение слайда

4

Слайд 4

Очень много людей занимаются спортом, но не все задумываются, что он тесно связан с физикой. Различные физические правила и законы оказывают огромное влияние на спорт.

Изображение слайда

5

Слайд 5

Цель моего опроса: Узнать: Насколько популярен спорт среди молодежи, опросив школьников. Какова связь между спортом и физикой ? Как развитие физической науки влияет на спортивные достижения ? Доказать: Что спорт без физики невозможен!

Изображение слайда

6

Слайд 6

Мною был проведен опрос среди школьников возрастом от 10 до 14 лет. Я задала им 2 вопроса: Занимаетесь ли вы спортом?  Мы опросили примерно 70 человек, из них 33% не занимаются спортом, а 67% наоборот занимаются. Главной причиной того, что школьники не могут заниматься спортом стала нехватка времени. Считаете ли вы, что физика – основа спорта? Мы опросили 60 человек. Из них 47% не считают, а 53% наоборот считают, что физика одна из главных составляющих спорта. Сегодня мы докажем тем 47%, что они глубоко ошибаются.

Изображение слайда

7

Слайд 7

Исаак Ньютон – величайший английский физик, математик, алхимик и историк, которого по праву считают « отцом» современной физики…. Имя : Исаак Ньютон. Дата рождения: 25-12-1642. Место рождения: Вулсторп, Линкольншир, Королевство Англия. Дата смерти: 20-08-1727. Деятельность: астроном, механик, математик и физик.

Изображение слайда

8

Слайд 8

Ньютон систематизировал все знания о движении и силе, сформулировал 3 основных закона движения тел.

Изображение слайда

9

Слайд 9

Сила в Физике

Изображение слайда

10

Слайд 10

Сила в Спорте

Изображение слайда

11

Слайд 11

Изображение слайда

12

Слайд 12: ПЕРВЫЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

Существуют такие системы отсчета относительно которых тело сохраняет свою скорость постоянной или покоиться, если на него не действует другие тела или действие других тел скомпенсировано. В игре кёрлинг массивный «камень» пускается по льду с малым коэффициентом трения – камень катится далеко, почти не меняя скорость.

Изображение слайда

13

Слайд 13

Изображение слайда

14

Слайд 14

Бразильский футболист Роберто Карлос

Изображение слайда

15

Слайд 15

Изображение слайда

16

Последний слайд презентации: 3 закона Ньютона в спорте: вывод:

Пропагандировать здоровый образ жизни. Воспитывать активную жизненную позицию в положительном отношении к здоровью, как величайшей ценности. Всемерно использовать возможности для привлечения школьников к активной жизни, укреплению здоровья и ведению здорового образа жизни. Ошибаются те, кто считает, что для освоения спортивных вершин достаточно только одной физической подготовки. Нет, спорт без науки и, в частности, без физики не существует.

Изображение слайда

Законы Ньютона – три закона, лежащие в основе классической механики. — КиберПедия

Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда… Генеалогическое древо Султанов Османской империи: Османские правители, вначале, будучи еще бейлербеями Анатолии, женились на дочерях византийских императоров. .. Оснащения врачебно-сестринской бригады. Интересное: Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории… Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является… Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 19Следующая ⇒ Законы Ньютона не доказываются в математическом смысле, а являются Обобщением опыта. Впервые эти законы были сформулированы Ньютоном В знаменитом труде «Математические начала натуральной философии» (1687). Законы сохранения Законы сохранения – фундаментальные физические законы, согласно которым в замкнутой (изолированной) системе некоторые физические величины не изменяются с течением времени при всех взаимодействиях, происходящих в этой системе. В механике Ньютона законы сохранения выводятся из законов Ньютона, являются их следствием. Закон сохранения импульса Закон сохранения импульса – закон механики, в соответствии с которым: Векторная сумма импульсов тел замкнутой системы остается постоянной При любых взаимодействиях этих тел между собой. Импульс может только Перераспределяться между телами системы. В механике этот закон Выводится из законов Ньютона. За пределами механики закон сохранения импульса нужно рассматривать как самостоятельный опытный принцип, не Сводящийся к законам Ньютона. Закон сохранения импульса есть следствие Однородности пространства. Закон сохранения и превращения энергии Закон сохранения и превращения энергии – общий закон природы, один из Основных законов естествознания. Согласно этому закону энергия любой Замкнутой (изолированной) системы при всех процессах, происходящих в Системе, остается постоянной. Энергия может только переходить из одной Формы в другую и перераспределяться между частями системы. Для Незамкнутой системы увеличение (или уменьшение) ее энергии равно Убыли (или возрастанию) энергии взаимодействующих с ней тел и физических полей (см. также Энергия). Закон сохранения энергии связан с Однородностью времени. Закон сохранения массы Закон сохранения массы – закон классической механики, в соответствии с которым при любых процессах, происходящих в системе тел, ее масса остается неизменной. В специальной теории относительности этот закон после открытия взаимосвязи массы и энергии подвергся переосмыслению. Как выяснилось, всякое выделение или поглощение энергии сопровождается изменением массы. Закон сохранения механической энергии Закон сохранения механической энергии – физический закон, в соответствии с которым: в замкнутой системе, в которой не действуют силы трения и сопротивления, сумма кинетической и потенциальной энергии всех тел системы остается величиной постоянной. Закон сохранения момента импульса Закон сохранения момента импульса – физический закон, в соответствии с которым момент импульса замкнутой системы относительно любой неподвижной точки не изменяется со временем. Закон сохранения момента импульса есть проявление изотропности пространства. Закон сохранения электрического заряда Закон сохранения электрического заряда – физический закон, в соответствии с которым в замкнутой системе взаимодействующих тел алгебраическая сумма электрических зарядов (полный электрический заряд) остается неизменной при всех взаимодействиях. Замкнутая (изолированная) система Замкнутая система в механике это совокупность физических тел, у которых взаимодействия с внешними телами отсутствуют или скомпенсированы. Импульс тела (количество движения) Импульс – произведение массы (точечного) тела на скорость в конкретной системе отсчета. Импульс механической системы равен векторной сумме импульсов всех частей системы. В системе СИ единицей импульса является килограмм-метр в секунду. 24. Инерция (от лат. inertia) Инерция – явление сохранения скорости прямолинейного равномерного движения или состояния покоя при компенсации внешних воздействий. Инерция присуща всем материальным объектам в одинаковой степени. Движение по инерции – движение тела, происходящее без внешних воздействий. Инертность Инертность – свойство материальных объектов приобретать разные ускорения при одинаковых внешних воздействиях со стороны других тел. Мерой инертности тела в поступательном движении является его масса, а при вращательном движении – момент инерции. ⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒ Папиллярные узоры пальцев рук – маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни… Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим… Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства… Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции… 

Законы классической механики

Определение 1

Механика — обширный раздел физики, исследующий законы изменения положений физических тел в пространстве и времени, а также постулаты, основанные на законах Ньютона.

Рисунок 1. Основной закон динамики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Зачастую данное научное направление физики называют «Ньютоновской механикой». Классическая механика на сегодняшний день подразделяется на такие разделы:

• статику – рассматривает и описывает равновесие тел;
• кинематику – изучает геометрические особенности движения без рассмотрения его причин;
• динамику – занимается исследованием движения материальных веществ.

Механическое движение представляет собой одну из простейших и вместе с тем наиболее распространенную форму существования живой материи. Поэтому классическая механика занимает исключительно значимое место в естествознании и считается главным подразделом физики.

Основные законы классической механики

Классическая механика в своих постулатах изучает движение рабочих тел, со скоростями, которые намного меньше скорости света. Согласно специальной гипотезе относительности, для движущихся на огромной скорости элементов не существует абсолютного пространства и времени. В результате характер взаимодействия веществ становится сложнее, в частности, их масса начинает зависеть от скорости движения. Все это стало объектом рассмотрения формул релятивистской механики, для которых константа световой скорости играет фундаментальную роль.

Классическая механика базируется на следующих основных законах.

1. Принцип относительности Галилея. Согласно данному принципу существует множество систем отсчёта, в которых любое свободное тело находится в состоянии покоя или движется с постоянной по направлению скоростью. Эти концепции в науке называются инерциальными, и осуществляю движение относительно друга прямолинейно и равномерно.
2. Три закона Ньютона. Первый устанавливает обязательное наличие свойства инертности у физических тел и постулирует наличие таких концепций отсчёта, в которых движение свободного вещества происходит с постоянной скоростью. Второй постулат вводит понятие силы как главной меры взаимодействия активных элементов и на основе теоретических фактов постулирует взаимосвязь между ускорением тела, его величиной и инертностью. Третий ньютоновский закон – для каждой действующей на первое тело силы существует противодействующий фактор, равный по величине и противоположный по направлению.
3. Закон сохранения внутренней энергии является следствием законов Ньютона для стабильных, замкнутых систем, в которых действуют исключительно консервативные силы. Полная механическая сила замкнутой системы материальных тел, между которыми действуют только тепловая энергия, остается постоянной.

Правила параллелограмма в механике

Рисунок 2. Формулы по механике. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Из трех фундаментальных теорий движения тела Ньютона вытекают определенные следствия, одно из которых – сложение общего количества элементов по правилу параллелограмма. Согласно данной идее, ускорение любого физического вещества зависит от величин, в основном характеризующих действие иных тел, определяющих особенности самого процесса. Механическое действие на исследуемый объект со стороны внешней среды, которая кардинально изменяет скорость движения сразу нескольких элементов, называют силой. Она может иметь многогранную природу.

В классической механике, которая имеет дело со скоростями, значительно меньшими скорости света, масса считается одной из основных характеристик самого тела, не зависящей от того, движется оно или находится в состоянии покоя. Масса физического тела находится вне зависимости от взаимодействия вещества с другими частями системы.

Замечание 1

Таким образом, масса стала постепенно пониматься как количество живой материи.

Установление понятий массы и силы, а также метода их измерения позволило Ньютону описать и сформулировать второй закон классической механики. Итак, масса есть одна из ключевых характеристик материи, определяющая ее гравитационные и инертные свойства.

Первое и второе начало механики относятся соответственно к систематическому движению одного тела или материальной точки. При этом учитывается только действие других элементов в определенной концепции. Однако любое физическое действие есть взаимодействие.

Третий закон механики уже фиксирует данное утверждение и гласит: действию всегда соответствует противоположно направленное и равное противодействие. В формулировке Ньютона этот постулат механики справедлив лишь для случая непосредственной взаимосвязи сил или при внезапной передаче действия одного материального тела на другое. В случае перемещения за длительный промежуток времени третий закон применяется тогда, когда временем передачи действия возможно пренебречь.

Вообще все законы классической механики справедливы для функционирования инерциальных систем отсчета. В случае неинерциальных концепций ситуация совершенно иная. При ускоренном движении координат относительно самой инерциальной системы первый закон Ньютона невозможно использовать – свободные тела в ней будут менять свою скорость движения с течением времени и зависеть от скорости движения и энергии других веществ.

Границы применимости законов классической механики

Рисунок 3. Границы применимости законов классической механики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В результате достаточно стремительного развития физики в начале XX столетия сформировалась определенная сфера применения классической механики: ее законы и постулаты выполняются для движений физических тел, скорость которых значительно меньше скорости света. Было определено, что с ростом скорости масса любого вещества будет автоматически возрастать.

Несоответствие принципов в классической механике в основном исходило из того, что будущее в известном смысле полностью находится в настоящем – этим и определяется вероятность точного предвидения поведения системы в любой отрезок времени.

Замечание 2

Ньютоновский способ сразу стал главным инструментом познания сущности природы и всего живого на планете. Законы механики и методы математического анализа вскоре показали свою эффективность и значимость. Физический эксперимент, который базировался на измерительной технике, обеспечивал ученым небывалую ранее точность.

Физическое знание все в более значительной степени становилось центральной промышленной технологией, что стимулировало общее развитие других важных естественных наук.

В физике все изолированные ранее электричество, свет, магнетизм и теплота стали целыми и объединенными в электромагнитную гипотезу. И хотя сама природа тяготения оставалась так и неопределенной, ее действия возможно было рассчитать. Утвердилась и реализовалась концепция механистического детерминизма Лапласа, которая исходит из возможности точно определить поведение тел в любой момент времени, если изначально определены исходные условия.

Структура механики как науки казалась достаточно надежной и прочной, а также практически завершенной. В итоге сложилось впечатление, что знание физики и ее законов близко к своему финалу – столь мощную силу показал фундамент классической физики.

Закон ньютона в общем виде. Первый закон ньютона

В качестве первого из трех законов. Поэтому этот закон называют первым законом Ньютона .

Первый закон механики , или закон инерции был сформулирован Ньютоном следующим образом:

Любое тело удерживается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока под действием приложенных сил не изменяет это состояние .

В окружении любого тела, покоится оно или движется, есть другие тела, некоторые из которых или все как-то действуют на тело, влияют на состояние его движения. Чтобы выяснить влияние окружающих тел, надо исследовать каждый отдельный случай.

Рассмотрим какое-либо покоящееся тело, не обладающее ускорением, а скорость постоянна и равна нулю. Допустим, это будет шарик, подвешенный на резиновом шнуре. Он находится в покое относительно Земли. Около шарика множество различных тел: шнур, на котором он висит, множество предметов в комнате и других помещениях и, конечно, Земля. Однако, действие всех этих тел на шарик не одинаково. Если, например, убрать мебель в комнате, это не окажет какого-либо влияния на шарик. Но если перерезать шнур, шарик под влиянием Земли начнет падать вниз с ускорением. Но пока шнур не был перерезан, шарик находился в покое. Этот простой опыт показывает, что из всех тел, окружающих шарик, только два заметно влияют на него: резиновый шнур и Земля. Их совместное влияние и обеспечивает состояние покоя шарика. Стоило устранить одно из этих тел — шнур, и состояние покоя нарушилось. Если бы возможно было убрать Землю, это тоже нарушило бы покой шарика: он стал бы двигаться в противоположном направлении.

Отсюда приходим к выводу, что действия на шарик двух тел — шнура и Земли, компенсируют (уравновешивают) друг друга. Когда говорят, что действия двух или нескольких тел компенсируют друг друга, то это значит, что результат их совместного действия такой же, как если бы этих тел вовсе не было.

Рассмотренный пример, как и другие подобные примеры, позволяют сделать следующий вывод: если действия тел компенсируют друг друга, то тело под влиянием этих тел находится в состоянии покоя.

Таким образом, мы пришли к одному из основных законов механики , который называют первым законом Ньютона :

Существуют такие системы отсчета, относительно которых движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или действие других тел компенсируется.

Однако, как выяснилось со временем, первый закон Ньютона выполняется только в инерциальных системах отсчета . Поэтому с точки зрения современных представлений закон Ньютона формулируют следующим образом:

Системы отсчета, относительно которых свободное тело при компенсации внешних воздействий движется равномерно и прямолинейно, называют инерциальными системами отсчета .

Свободным телом в этом случае называют тело, на которое другие тела не оказывают воздействия.

Необходимо помнить, что в первом законе Ньютона рассматриваются тела, которые могут быть представлены в качестве материальных точек.

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.

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

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”.

В этой статье пойдет речь о том, как правильно трактовать законы Ньютона. Для полного понятия первого, второго и третьего законов Исаака Ньютона будут предоставлены примеры их применения и примеры решения задач.

Ньютон вложил свой огромный вклад в основы классической механики благодаря трем законам. Еще в 1967 году он написал работу, которая называлась: Математические начала натуральной философии. В рукописи он описал все познания не только свои, а и других ученых умов. Именно Исаака Ньютона ученые-физики считают основоположником данной науки. Особой популярностью пользуются первый, второй и третий законы Ньютона, вот о них и пойдет речь далее.

Законы Ньютона: первый закон

Как трактуется первый закон Ньютона?

ВАЖНО : Уметь не только формулировать первый, второй и третий законы Ньютона, а еще и с легкостью их осуществлять на практике. И тогда вы сможете решать сложные задачи.

В первом законе говорится о системах отсчета , которые именуются инерциальными . В данных системах тела двигаются прямолинейно, равномерно (т.е. с одной и той же скоростью, по прямой), в том случае, когда на эти тела не воздействуют другие силы либо их влияние скомпенсировано.

Чтобы проще понять правило, можно его перефразировать. Точнее привести такой пример: если взять предмет на колесах и толкнуть его, то изделие будет ехать практически бесконечно в том случае, когда на него не будет воздействовать сила трения, сила сопротивления воздушных масс и дорога будет ровной. Гдетакое понятие, как инерция, представляет собой способность предмета не менять скорость ни по направлению, не по величине. Еще в физике первую трактовку закона Ньютона считают инерциальной.

До открытия правила Исааком Ньютоном Галилео Галилей тоже изучал инерцию и по его утверждению закон звучал следующим образом: если нет никаких сил, которые действуют на предмет, то он либо не движется, либо перемещается равномерно . Ньютон же смог более конкретно объяснить данный принцип относительности тела и сил, что воздействуют на него.

Естественно на Земле не бывает систем, в которых может действовать это правило. Когда какой-то предмет можно толкнуть и он будет равномерно двигаться по прямой, не останавливаясь. На тело в любом случае будут влиять разные силы, их воздействие на предмет скомпенсировать нельзя. Уже одна сила притяжения Земли создает влияние на передвижение любого тела или предмета. Также кроме нее есть сила трения, скольжения, Кориолиса и т.д.

Законы Ньютона: второй закон

Открытые законы Ньютона еще в прошлом веке, в комплексе дают возможность ученым вести наблюдения за различными процессами, что происходят во Вселенной благодаря созданию новых технологических конструкций, машин.

Второй закон Ньютона

Чтобы узнать, какие бывают причины движения, следует обратиться ко второму закону Ньютона. Именно здесь вы найдете объяснения. Благодаря ему можно решить различные задачи по теме – механика. Так же поняв его суть, вы сможете использовать его в жизни.

Первоначально он формулировался следующим образом – изменение импульса (количества передвижения) равно силе, что заставляет тело двигаться, деленное на переменную времени. Также движение предмета совпадает с направлением действия силы.

Чтобы было понятно записывается это следующим образом:

F = Δp/Δt

Символ Δ представляет собой разность, именуется дифференциалом , p – это импульс (или скорость), а t – это время.

По правилам:

• Δр = m · v

Исходя из этого:

• F = m · Δv/Δp, а значение: Δv/Δp = a

Вот теперь-то формула приобретает такой вид: F = m · a; из этого равенства можно найти

• a = F/m

Второй закон Ньютона трактуется следующим образом:

Ускорение, движущегося предмета равно частному, полученному в результате деления силы на массу тела или же предмета. Соответственно, чем сильнее приложится сила к предмету, тем больше его ускорение, а если масса тела больше, то ускорение предмета меньше. Это утверждение считается базовым законом механики.

Формула — закон Ньютона

F – в формуле обозначает сумму (геометрическую) всех сил или равнодействующую .

Равнодействующая сила представляет собой сумму величин (векторных). Причем складывать эти значения следует по правилам параллелограмма либо же треугольника. Идеально для получения ответа знать цифровые значения сил, воздействующих на предмет и величину угла между векторами сил.

Это правило можно применять как в инерциальных, так неинерциальных системах. Оно действует для произвольных предметов, материальных тел. Чтобы было понятней, если система неинерциальная, то применяют еще такие силы, как: центробежная, сила Кориолиса, в математике, это пишется так:

ma = F + Fi, где Fi – инерциальная сила.

Как применяется закон Ньютона?

Итак пример: представьте себе, что машина ехала по бездорожью и застряла. На помощь водителю приехал другой автомобиль, и водитель второго автомобиля пытается с помощью троса вытянуть авто. Формула Ньютона для первого транспортного средства будет выглядеть так:

ma = F нат.нити + Fтяги — Fтрения

Допустим, что геометрическая всех сил приравнивается к 0. Тогда автомобиль или же будет равномерно ехать, либо будет стоять.

Примеры решения задач:

• Через ролик перекинули веревку. С одной стороны ролика висит на веревке груз, с другой стороны альпинист, причем масса груза и человека идентична. Что будет с веревкой и роликом, когда альпинист будет подниматься по ней вверх. Силой трения ролика, массой самой веревки можно пренебречь.

Решение задачи

По второму закону Ньютона формулу математически можно составить так:

• ma1 = Fнат.нити1 — mgma1 = Fнат.нити1 — mg – это второй закон для альпиниста
• ma2 = Fнат. нити2 — mgma2 = Fнат.нити2 — mg — так математически можно трактовать закон Ньютона для груза
• По условию: Fнат.нити1 = Fнат.нити2
• Отсюда: ma1 = ma2

Если правую и левую часть неравенства разделить на m, то получится, что ускорение и подвешенного груза и поднимающегося человека равнозначны.

Законы Ньютона: третий закон

Третий закон Ньютона имеет такую формулировку: тела имеют свойство взаимодействовать друг с другом с одинаковыми силами, эти силы направляются по одной линии, но имеют разные направления. В математике – это может выглядеть следующим образом:

Fn = — Fn1

третий закон Исаака Ньютона

Пример его действия

Для более тщательного его изучения рассмотрим пример. Представьте старинную пушку, которая стреляет большими ядрами. Так вот – ядро, которое вытолкнет грозное оружие, будет воздействовать на нее с такой же силой, с какой она его и вытолкнет.

Fя = — Fп

Потому и происходит откат орудия назад при выстреле. Но ядро улетит далеко, а пушка сдвинется немного в противоположную сторону, это происходит потому, что у орудия и ядра различная масса. Тоже произойдет и при падении на Землю любого предмета. Но реакции Земли заметить невозможно ведь все падающие предметы в миллионы раз весят меньше нашей планеты.

Вот еще пример третьего правила классической механики: рассмотрим притяжение разных планет. Вокруг нашей планеты вращается Луна. Это происходит по средствам притяжения к Земле. Но и Луна тоже притягивает Землю – согласно третьему закону Исаака Ньютона. Однако массы круглых планет разные. Потому Луна не способна притягивать большую планету Землю к себе, но она может вызывать приливы воды в морях, океанах и отливы.

Задача

• Насекомое ударяется в стекло машины. Какие возникают силы, и как они действуют на насекомое и авто?

Решение задачи:

Согласно третьему закону Ньютона, тела или предметы при воздействии друг на друга имеют равные силы по модулю, но по направлению – противоположные. Исходя из данного утверждения получается следующее решение данной задачи: насекомое воздействует на автомобиль с той же силой, что и авто воздействует на него. Но само действие сил несколько разнится, ведь масса и ускорение машины и насекомого различные.

Видео: Первый, второй и третий законы Ньютона

«Физика – 10 класс»

Какое явление называют инерцией?
Что называют системой отсчёта?

Закон инерции относится к самому простому случаю движения – движению тела, которое не взаимодействует с другими телами, т. е. движению свободного тела.

Ответить на вопрос, как же движутся свободные тела, не обращаясь к опыту, нельзя. Однако нельзя поставить ни одного опыта, который бы в чистом виде показал, как движется ни с чем не взаимодействующее тело, так как таких тел нет. Как же быть?

Имеется лишь один выход. Надо поместить тело в условия, при которых влияние внешних взаимодействий можно делать всё меньшим и меньшим, и наблюдать, к чему это ведёт. Можно, например, наблюдать за движением гладкого камня на горизонтальной поверхности, после того как ему сообщена некоторая скорость. (Притяжение камня к Земле компенсируется действием поверхности, на которую он опирается; на скорость его движения влияет только трение.) При этом легко обнаружить, что, чем более гладкой является поверхность, тем медленнее будет уменьшаться скорость камня. На гладком льду камень скользит весьма долго, не меняя заметно скорость. На основе подобных наблюдений можно сделать вывод: если бы поверхность была идеально гладкой, то при отсутствии сопротивления воздуха (в вакууме) камень совсем не менял бы своей скорости. Именно к такому выводу пришёл впервые Галилей.

Первый закон Ньютона:

Существуют системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых тело движется прямолинейно и равномерно, если на него не действуют другие тела.

Первыи закон, или закон инерции, как его часто называют, фактически был открыт Галилеем, но строгую формулировку дал и включил его в число основных законов механики Исаак Ньютон.

Этот закон, с одной стороны, содержит определение инерциальной системы отсчёта. С другой стороны, он содержит утверждение (которое с той или иной степенью точности можно проверить на опыте) о том, что инерциальные системы отсчёта существуют в действительности.

Инерциальные и неинерциальные системы отсчёта

До сих пор систему отсчёта мы связывали с Землёй, т. е. рассматривали движение относительно Земли. В системе отсчёта, связанной с Землёй, ускорение тела определяется только действием на него других тел. Система отсчёта, связанная с Землёй, является инерциальной.

Из формулировки первого закона следует, что если есть одна инерциальная система отсчёта, то любая другая движущаяся относительно неё прямолинейно и равномерно также является инерциальной.

Однако помимо инерциальных систем отсчёта, есть и другие, в которых тело имеет ускорение даже в том случае, когда на него другие тела не действуют.

В качестве примера рассмотрим систему отсчёта, связанную с автобусом. При равномерном движении автобуса пассажир может не держаться за поручень, действие со стороны автобуса компенсируется взаимодействием с Землёй. При резком торможении автобуса стоящие в проходе пассажиры падают вперёд, получая ускорение относительно стенок автобуса (рис. 2.6). Однако это ускорение не вызвано какими-либо новыми воздействиями со стороны Земли или автобуса непосредственно на пассажиров. Относительно Земли пассажиры сохраняют свою постоянную скорость, но автобус начинает двигаться с ускорением, и пассажиры относительно него также движутся с ускорением. Ускорение появляется вследствие того, что движение их рассматривается относительно тела отсчёта (автобуса), движущегося с ускорением.

Рассмотрим маятник, находящийся на вращающемся диске (рис. 2.7). Нить маятника отклонена от вертикали, хотя сам он неподвижен относительно диска. Натяжение нити не может быть скомпенсировано силой притяжения к Земле. Следовательно, отклонение маятника нельзя объяснить только его взаимодействием с телами.

Рассмотрим ещё один маятник, находящийся в неподвижном вагоне. Нить маятника вертикальна (рис. 2.8, а). Шарик взаимодействует с нитью и Землёй, сила натяжения нити равна силе тяжести. С точки зрения пассажира в вагоне и человека, стоящего на перроне, шарик находится в равновесии вследствие того, что сумма сил, действующих на него, равна нулю.

Как только вагон начинает двигаться с ускорением, нить маятника отклоняется (шарик по инерции стремится сохранить состояние покоя). С точки зрения человека, стоящего на перроне, ускорение шарика должно быть равно ускорению вагона, так как нить не разрывается и шарик движется вместе с вагоном. Шарик по-прежнему взаимодействует с теми же телами, сумма сил этого взаимодействия должна быть отлична от нуля и определять ускорение шарика.

С точки зрения пассажира, находящегося в вагоне, шарик неподвижен, следовательно, сумма сил, действующих на шарик, должна быть равна нулю, однако на шарик действуют те же силы – натяжения нити и сила Рис. 2.8 тяжести. Значит, на шарик (рис. 2.8, б) должна действовать сила ин, которая определяется тем, что система отсчёта, связанная с вагоном, неинерциальная. Эту силу называют силой инерции (см. рис. 2.8, б).

В неинерциальных системах отсчёта основное положение механики о том, что ускорение тела вызывается действием на него других тел, не выполняется.

Системы отсчёта, в которых не выполняется первый закон Ньютона, называются неинерциальными .

1. Определение

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

Суть третьего закона Ньютона: на каждое действие есть своё противодействие.

Отличие 3 закона от 1 и 2 закона Ньютона. В первом и во втором законах Ньютона рассматривается только одно тело. В 3 законе рассматривается взаимодействие двух тел с силами, одинаковыми по модулю и противоположными по направлению. Эти силы называют силами взаимодействия. Они направлены вдоль одной прямой и приложены к разным телам.

2. Формула третьего закона Ньютона

Из опыта:

1. |a_1m_1|=|a_2m_2|
2. Ускорения взаимодействующих тел направлены по одной прямой в противоположных направлениях.

\overrightarrow{a}_1m_1=-\overrightarrow{a}_2m_2 или F1 = -F2

• F1 – это сила, с которой первое тело действует на второе,
• F2 – сила, с которой второе тело действует на первое.

Примеры: Все тела во Вселенной взаимодействуют друг с другом, если одно тело тянет другое. Или два тела отталкиваются подчиняясь этому закону.

Какие три закона движения Ньютона с примерами?

Механика

Три закона движения Ньютона – это 3 физических закона, эти законы движения легли в основу классической

трех законов движения Ньютона

механики. Эти законы объясняют связь между силами и телом, на которое эти силы действуют.
Первый закон движения Ньютона дает качественное определение силы, второй закон движения Ньютона дает количественную меру силы, а третий закон движения Ньютона утверждает, что отдельной изолированной силы не существует.
Чтобы узнать подробнее об этих законах, нажмите на список, который приведен ниже:

• Первый закон движения Ньютона
• Второй закон движения Ньютона
• Третий закон движения Ньютона
• Различные виды движения в физике с примерами

История
На протяжении столетий проблема движения и его причин была центральной темой натурфилософии, раннего названия того, что мы называем физикой. Однако только во времена Галилея и Ньютона был достигнут значительный прогресс. Исаак Ньютон, родившийся в Англии в год смерти Галилея, является главным архитектором классической механики. Он воплотил в жизнь идеи Галилея и других его предшественников. Его три закона впервые представлены (в 1686 г.) в его «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica», обычно называемом Principia. В своих «Началах» Ньютон сформулировал три фундаментальных закона движения, лежащих в основе ньютоновской механики.
До Галилея большинство философов считали, что для поддержания движения тела необходимо какое-то влияние или «сила». Они думали, что тело находится в своем «естественном состоянии», когда оно находится в состоянии покоя. Например, они считали, что для того, чтобы тело двигалось по прямой линии с постоянной скоростью, его должен постоянно толкать какой-то внешний фактор; в противном случае он «естественно» перестал бы двигаться.
Если бы мы захотели экспериментально проверить эти идеи, то сначала должны были бы найти способ освободить тело от всех влияний окружающей среды или от всех сил. Это трудно сделать, но в некоторых случаях мы можем сделать силы очень маленькими. Если мы будем изучать движение, делая силы все меньше и меньше, мы получим некоторое представление о том, каким было бы движение, если бы внешние силы действительно были равны нулю.
Поместим наше тестовое тело, скажем, блок, на твердую горизонтальную плоскость. Если мы позволим блоку скользить по этой плоскости, мы заметим, что он постепенно замедляется и останавливается. Это наблюдение было фактически использовано для подтверждения идеи о том, что движение прекращается, когда внешняя сила, в данном случае рука, первоначально толкавшая блок, была устранена.
Однако мы можем возразить против этой идеи, рассуждая следующим образом. Давайте повторим наш эксперимент, теперь используя более гладкий блок и более гладкую плоскость и добавив смазку. Заметим, что скорость уменьшается медленнее, чем раньше.
Давайте использовать еще более гладкие блоки и поверхности и лучшие смазки. Мы обнаруживаем, что скорость бруска уменьшается все медленнее и медленнее, и с каждым разом он перемещается все дальше, прежде чем остановится. Возможно, вы экспериментировали с воздушной дорожкой, по которой можно заставить объекты парить в воздушной пленке; такое устройство приближается к пределу отсутствия трения, так как даже легкое постукивание по одному из планеров может заставить его двигаться по дорожке с медленной и почти постоянной скоростью.
Теперь мы можем экстраполировать и сказать, что если бы можно было устранить всякое трение, тело бесконечно двигалось бы по прямой с постоянной скоростью. Внешняя сила необходима, чтобы привести тело в движение, но никакая внешняя сила не нужна, чтобы тело двигалось с постоянной скоростью.
Трудно найти ситуацию, при которой на тело не действует внешняя сила. Сила тяжести будет действовать на объект на земле или рядом с ней, а силы сопротивления, такие как трение о сопротивлении воздуха, препятствуют движению на земле или в воздухе.
К счастью, нам не нужно отправляться в вакуум дальнего космоса, чтобы изучать движение, свободное от внешней силы, потому что, что касается общего транснационального движения тела, нет различия между телом, на которое не действует внешняя сила, и тело, на которое сумма или равнодействующая всех внешних сил равна нулю.
Обычно мы называем равнодействующую всех сил, действующих на тело, «чистой» силой. Например, толчок нашей руки по скользящему бруску может создать силу, которая сжимает силу трения о брусок, а направленная вверх сила горизонтальной плоскости сжимает силу тяжести. В этом случае результирующая сила, действующая на блок, может быть равна нулю, и блок может двигаться с постоянной скоростью.
Этот принцип был принят Ньютоном в качестве первого из трех его законов движения:
Законы Ньютона ознаменовали революцию в области физики. Они легли в основу динамики (часть механики, изучающая движение по силам, его вызывающим). Более того, объединив эти принципы с закон всемирного тяготения , можно было объяснить законы немецкого астронома и математика Иоганна Кеплера о движении планет и спутников.

Первый закон Ньютона. Принцип инерции

Первый закон Ньютона гласит, что скорость тела изменяется только в том случае, если на него действует внешняя сила. Инерция – это тенденция тела оставаться таким, какое оно есть.
Согласно этому первому закону, тело не может изменить свое состояние само по себе; чтобы он остановился (начальная скорость: 0) или равномерное прямолинейное движение , необходимо, чтобы на него действовала некоторая сила.
Следовательно, если никакая сила не приложена и тело находится в состоянии покоя, оно останется в покое; если тело находилось в движении, то оно и дальше будет находиться в равномерном движении с постоянной скоростью.
Например, Мужчина оставляет свою машину припаркованной возле своего дома. Никакая сила не действует на автомобиль. На следующий день машина все еще там.
Ньютон извлекает идею инерции у итальянского физика Галилео Галилея (Диалог о двух великих системах мира — 1632).

Второй закон Ньютона — основной принцип динамики

Второй закон Ньютона утверждает, что существует связь между приложенной силой и ускорением тела. Эта зависимость прямая и пропорциональная, то есть сила, действующая на тело, пропорциональна ускорению, которое оно будет иметь.
Например, Хуану 10 лет. Чем больше силы прикладывает Хуан при ударе по мячу, тем больше шансов, что мяч пересечет половину площадки.
Ускорение зависит от величины, направления и направления результирующей силы, а также от массы объекта.

Третий закон Ньютона. Принцип действия и противодействия

Третий закон Ньютона гласит, что когда одно тело воздействует на другое, последнее отвечает реакцией такой же величины и направления, но в противоположном направлении. Сила действия соответствует противодействию.
Например: Когда человек споткнется о стол, он получит от стола ту же силу, что и при ударе.

Примеры первого закона Ньютона

1. Водитель автомобиля резко тормозит и по инерции бросается вперед.
2. Камень в земле находится в состоянии покоя.
3. Велосипед, хранившийся десять лет назад на чердаке, выходит из своей инерции, когда ребенок решает им воспользоваться.
4. Марафонец продолжает бежать на несколько метров дальше финиша по закону инерции своей карьеры.

Примеры второго закона Ньютона

1. Женщина учит кататься на велосипеде двух детей: одного 4-летнего, а другого 10-летнего, чтобы они приехали в одно и то же место, им придется приложить усилия больше силы при толкании 10-летнего мальчика, потому что его вес больше.
2. Автомобилю нужна определенная мощность, чтобы двигаться по дороге.
3. Толкая сломанную машину среди большего количества людей, машина будет двигаться быстрее.

Примеры третьего закона Ньютона

1. Если один бильярдный шар ударится о другой, второй будет двигаться с той же силой, что и первый.
2. Ребенок хочет прыгнуть, чтобы залезть на дерево (реакция), он должен оттолкнуться от земли, чтобы двигаться (действие).
3. Мужчина сдувает воздушный шар; сила, с которой выходит воздух, заставляет воздушный шар двигаться с одной стороны на другую.

Предлагаемые темы:

• Kinematic уравнения
• Пряки Движение

Связанные статьи

Проверьте также

Закрыть

00 Законы «Законы Ньютона

2

».

Есть три закона движения. Эти законы были опубликованы Исааком Ньютоном в 1687 году. Первый закон Ньютона говорит нам, что объект не изменит своего движения, если на него не действует сила. Второй закон Ньютона говорит нам, что для перемещения более тяжелых объектов требуется большая сила. Третий закон Ньютона говорит нам, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие.

Чтобы лучше понять законы движения Ньютона…

ЧТО ТАКОЕ ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ НЬЮТОНА?. Есть три закона движения. Эти законы были опубликованы Исааком Ньютоном в 1687 году. Первый закон Ньютона говорит нам, что объект не изменит своего движения, если на него не действует сила. Второй закон Ньютона говорит нам, что для перемещения более тяжелых объектов требуется большая сила. Третий закон Ньютона говорит нам, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Чтобы лучше понять законы движения Ньютона…

ДАВАЙТЕ РАЗЪЯСНИМ!

Первый закон движения Ньютона

Первый закон движения Ньютона гласит, что объекты будут продолжать делать то, что они делают, либо оставаясь на месте, либо двигаясь, если на них не действует сила. Если мяч неподвижно сидит на траве, он будет оставаться неподвижным до тех пор, пока какая-либо сила, например удар ногой, не заставит его двигаться. Точно так же, если объект находится в движении, например, камень, катящийся с холма, он продолжит свое движение, если его не прервет какая-либо сила, например, столкновение с деревом.

Первый закон движения Ньютона Первый закон движения Ньютона гласит, что объекты будут продолжать делать то, что они делают, либо оставаясь на месте, либо двигаясь, если на них не действует сила. Если мяч неподвижно сидит на траве, он будет оставаться неподвижным до тех пор, пока какая-либо сила, например удар ногой, не заставит его двигаться. Точно так же, если объект находится в движении, например, камень, катящийся с холма, он продолжит свое движение, если его не прервет какая-либо сила, например, столкновение с деревом.

Второй закон движения Ньютона

Второй закон движения Ньютона гласит, что требуется большее усилие, чтобы переместить более тяжелый объект на то же расстояние, что и более легкий объект. Представьте, что на качелях сидят двое детей, одному всего 3 года и он весит 35 фунтов, а другому 8 лет и он весит 70 фунтов. Если их мама толкает их с одинаковой силой, второй закон движения гласит, что более тяжелый ребенок не поднимется так же высоко, как более легкий. Чтобы более тяжелый ребенок поднялся так же высоко, как и более легкий, его маме придется толкать более тяжелого ребенка с большей силой.

Второй закон движения Ньютона Второй закон движения Ньютона гласит, что для перемещения более тяжелого объекта на то же расстояние, что и более легкого, требуется большее усилие. Представьте, что на качелях сидят двое детей, одному всего 3 года и он весит 35 фунтов, а другому 8 лет и он весит 70 фунтов. Если их мама толкает их с одинаковой силой, второй закон движения гласит, что более тяжелый ребенок не поднимется так же высоко, как более легкий. Чтобы более тяжелый ребенок поднялся так же высоко, как и более легкий, его маме придется толкать более тяжелого ребенка с большей силой.

Третий закон движения Ньютона

Третий закон движения Ньютона гласит, что на каждое действие есть противоположное и равное ему противодействие. Это можно объяснить многими наблюдениями. Возьмем, к примеру, ракету. Ракета имеет силу за счет химической реакции, которая давит на Землю. Это приводит к противоположной реакции движения ракеты прямо вверх. Другой пример — прыгающий мяч. Когда его толкают на землю, он отскакивает обратно с равной и противоположной реакцией.

Третий закон движения Ньютона Третий закон движения Ньютона гласит, что на каждое действие есть равное ему противодействие. Это можно объяснить многими наблюдениями. Возьмем, к примеру, ракету. Ракета имеет силу за счет химической реакции, которая давит на Землю. Это приводит к противоположной реакции движения ракеты прямо вверх. Другой пример — прыгающий мяч. Когда его толкают на землю, он отскакивает обратно с равной и противоположной реакцией.

Есть несколько сил, которые мы не видим.

Некоторые силы не так очевидны, как толкающие и тянущие объекты. Такие силы, как гравитация, трение и сопротивление воздуха, влияют на движение объектов. Например, когда мяч катится по земле. Он не катится вечно, потому что сила тяжести тянет его вниз, а трение между мячом и землей замедляет его. Другой пример — перо, плавающее на земле. Сила тяжести тянет его вниз, а сила сопротивления воздуха давит на него и замедляет.

Есть несколько сил, которые мы не видим. Некоторые силы не так очевидны, как толкающие и тянущие объекты. Такие силы, как гравитация, трение и сопротивление воздуха, влияют на движение объектов. Например, когда мяч катится по земле. Он не катится вечно, потому что сила тяжести тянет его вниз, а трение между мячом и землей замедляет его. Другой пример — перо, плавающее на земле. Сила тяжести тянет его вниз, а сила сопротивления воздуха давит на него и замедляет.

Многие профессии используют законы движения Ньютона

Несколько различных профессий используют законы движения Ньютона. Один из примеров — инженеры. Инженеры, такие как инженеры по краш-тестам, используют законы движения, чтобы понять, как автомобильные столкновения влияют на людей. Это позволяет инженерам разрабатывать защитные технологии, такие как подушки безопасности, и размещать их в автомобилях в нужных местах. Другие инженеры, такие как аэрокосмические инженеры, используют законы движения при проектировании самолетов или космических аппаратов.

Многие профессии используют законы движения Ньютона Несколько различных профессий используют законы движения Ньютона. Один из примеров — инженеры. Инженеры, такие как инженеры по краш-тестам, используют законы движения, чтобы понять, как автомобильные столкновения влияют на людей. Это позволяет инженерам разрабатывать защитные технологии, такие как подушки безопасности, и размещать их в автомобилях в нужных местах. Другие инженеры, такие как аэрокосмические инженеры, используют законы движения при проектировании самолетов или космических аппаратов.

ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ НЬЮТОНА СЛОВАРЬ

Сила

Толчок или тяга, действующие на объект.

Первый закон движения Ньютона

Этот закон движения гласит, что движение объекта не изменится, если на него не будет воздействовать сила.

Второй закон движения Ньютона

Этот закон движения гласит, что более тяжелым объектам требуется большая сила, чтобы заставить их двигаться.

Третий закон движения Ньютона

Этот закон движения гласит, что на каждое действие есть противоположное и равное противодействие.

Гравитация

Сила, которая притягивает объекты к Земле.

Трение

Сила, возникающая в результате трения двух предметов друг о друга.

Сопротивление воздуха

Сила, создаваемая воздухом, действующая в направлении, противоположном направлению движения объекта.

Ускорение

Ускорение объекта.

Balanced Force

Когда две силы, воздействующие на объект, компенсируют друг друга, они не влияют на движение объекта.

Неуравновешенная сила

Когда одна сила сильнее других сил на объект, они влияют на движение объекта.

ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ НЬЮТОНА ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

Первый закон Ньютона гласит, что движение объекта остается неизменным, если на него не действует сила. Что может служить примером действия этого закона?

Если мяч неподвижен, он будет оставаться неподвижным до тех пор, пока какая-либо сила, например удар ногой, не заставит его двигаться.

Второй закон движения Ньютона гласит, что для перемещения более крупных объектов требуется больше силы, чем более легких. Что может служить примером действия этого закона?

Одним из примеров является толкание автомобиля или тележки для покупок. Вам потребуется гораздо больше усилий, чтобы толкнуть автомобиль на то же расстояние, что и тележку для покупок.

Зачем людям нужно знать о законах движения Ньютона?

Законы движения Ньютона полезны при прогнозировании движения. Это может быть важно, если вы пытаетесь сойти с лодки на причал. Если оттолкнуть лодку, она немного отойдет от причала, что важно знать, если вы не хотите оказаться в воде.

Опишите различные силы, действующие на объекты.

Некоторые более очевидные силы могут быть толчками, пинками или рывками. Некоторыми менее очевидными силами являются трение, гравитация и сопротивление воздуха. Все эти силы влияют на движение объектов.

Третий закон движения Ньютона гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Что может служить примером действия этого закона?

Примером этого является отскок мяча. Вы бросаете его на землю с силой, и он отскакивает с такой же силой.

Почему движущиеся объекты не продолжают двигаться вечно?

Первый закон движения Ньютона гласит, что движущийся объект остается в движении, если на него не действует сила. Даже если кажется, что ничто не останавливает движущийся объект, на объект действуют такие силы, как трение, сопротивление воздуха и гравитация, замедляя его.

Вернуться к уроку

5.1: Три закона Ньютона — Физика LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

19388

• Говард Мартин пересмотрен Аланом Нг
• Университет Висконсин-Мэдисон92
• 2

  Классическая теория физики Ньютона основана на трех следующих законах:

  • Закон 1 : Объект будет оставаться в своем состоянии движения, будь он в покое или движется с постоянной скоростью, если на объект не действует результирующая внешняя сила.
  • Закон 2 : Ускорение объекта пропорционально суммарной силе, действующей на объект , обратно пропорционально массе объекта и направлено в том же направлении, что и результирующая сила, действующая на объект.
  • Закон 3 : Если один объект воздействует на другой объект с силой, второй объект оказывает на первый объект силу, равную по величине и противоположную по направлению.

  Трех приведенных выше утверждений достаточно, чтобы описать почти все природные явления, с которыми мы сталкиваемся в своей жизни. Такие понятия, как энергия, центр масс, крутящий момент и т. д., с которыми вы, возможно, уже сталкивались, естественным образом выводятся из этих трех законов. Чтобы строить модели для описания конкретных экспериментов или наблюдений с использованием законов Ньютона, необходимо понимать два основных математических понятия, которые вводит теория: сила и масса. Сначала дается несколько комментариев по каждому из трех законов, прежде чем будут развиваться концепции силы и массы.

  Первый закон Ньютона

  Первый закон Ньютона часто называют законом инерции, первоначально сформулированным Галилеем. Первый закон противоречит здравому смыслу, поскольку наш опыт показывает, что если вы толкнете блок на столе и отпустите его, он в конце концов остановится. Действительно, Аристотель предположил, что естественное состояние объектов должно быть в покое. В результате теории Ньютона мы теперь понимаем, что если вы моделируете блок, скользящий по столу, необходимо учитывать силу трения между столом и блоком, которая замедляет его; Таким образом, скользящий блок не находится в ситуации, когда на объект не действует чистая внешняя сила.

  Первый закон Ньютона полезен для определения того, что мы называем «инерциальной системой отсчета», т. е. системы отсчета, в которой выполняется Первый закон Ньютона. Система отсчета может рассматриваться как система координат, которая может двигаться. Например, если поезд движется с постоянной скоростью, мы можем рассматривать поезд как инерциальную систему отсчета, поскольку объекты в поезде будут подчиняться Первому закону Ньютона для наблюдателей, находящихся в поезде. Если бы пассажир поезда положил предмет на стол, он заметил бы, что предмет не начинает самопроизвольно двигаться; если бы они двигали объект по столу без трения, они бы заметили, что он продолжает скользить с постоянной скоростью.

  Однако, если поезд движется с ускорением вперед, то объект, помещенный на стол без трения, будет казаться наблюдателям в системе отсчета поезда ускоряющимся в направлении, противоположном направлению движения поезда, и нарушает Первый закон Ньютона. Таким образом, ускоряющийся поезд не является инерциальной системой отсчета. Для наблюдателя на земле, смотрящего на ускоряющийся поезд через окно, объект, помещенный на стол, будет казаться движущимся с той же постоянной скоростью, что и тогда, когда он был помещен на стол (скорость поезда в момент, когда объект ставится на стол). Точно так же, когда вы находитесь в автомобиле, первый закон Ньютона выполняется, если автомобиль движется с постоянной скоростью, но если автомобиль движется по кривой (и, таким образом, ускоряется, даже если его скорость постоянна), вы обнаружите, что все объекты в машине внезапно кажется, что ее толкают к внешней стороне кривой, что противоречит Первому закону Ньютона; это связано с тем, что ускоряющийся автомобиль не является инерциальной системой отсчета, и поэтому ожидается, что первый закон Ньютона не будет выполняться.

  Первый закон Ньютона, таким образом, позволяет нам определить инерциальную систему отсчета; Три закона Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета.

  Упражнение \(\PageIndex{1}\)

  Вы находитесь в лифте, ускоряющемся вверх.

  1. Лифт представляет собой инерциальную систему отсчета.
  2. Лифт не является инерциальной системой отсчета.

  Ответить

  Второй закон Ньютона

  Второй закон Ньютона часто записывают в виде векторного уравнения: \[\begin{aligned} \sum \vec F = m\vec a\end{aligned}\] где \(\sum \vec F\) — вектор сумма сил, действующих на объект, \(\vec a\) — вектор ускорения объекта, а \(m\) — «инерционная масса» объекта. Как мы увидим, сила представлена ​​вектором, а сумма векторов силы, действующей на объект, часто называется «чистой силой». Напомним, что использование векторов для написания уравнения — это просто сокращение для написания уравнения для каждого компонента. Таким образом, в трех измерениях это будет соответствовать трем независимым скалярным уравнениям (по одному для каждой компоненты векторов силы и ускорения): \[\begin{aligned} \sum F_x &= ma_x \\ \sum F_y &= ma_y \\ \ sum F_z &= ma_z\end{aligned}\] Второй закон Ньютона является основой классической физики, в которой мы стремимся количественно описать движение любого объекта. Движение объекта полностью определяется его ускорением, если мы знаем положение и скорость в конкретный момент времени. То есть, зная положение и скорость объекта в момент времени и его ускорение, мы можем описать его движение как в будущем, так и в прошлом; мы называем классическую физику детерминистской теорией (в отличие, скажем, от квантовой механики, которая говорила бы нам только о вероятности того, что частица окажется в каком-то определенном положении в будущем). Таким образом, правая часть второго закона Ньютона содержит кинематическое описание объекта; если мы знаем ускорение, мы знаем все о движении объекта.

  Левая часть уравнения содержит всю «динамику» для описания объекта; сила — это инструмент, который Ньютон ввел для того, чтобы иметь возможность определять ускорение объекта. Таким образом, второй закон Ньютона говорит, как определить кинематику объекта, используя понятие сил; она связывает динамику с кинематикой. Уже изучив кинематику, мы теперь сосредоточимся на понимании динамики и на том, как разрабатывать модели, которые позволяют нам вычислять результирующую силу, действующую на объект. Инерционная масса \(m\) — это специфическое свойство объекта, которое говорит нам, насколько большое ускорение он будет испытывать при заданной результирующей силе. Таким образом, объекты с разной массой будут испытывать разное ускорение, если на них действует одна и та же результирующая сила.

  Упражнение \(\PageIndex{1}\)

  Объект 1 имеет удвоенную инерционную массу объекта 2. Если оба объекта имеют одинаковый вектор ускорения.

  1. Суммарная сила на обоих объектах одинакова.
  2. Суммарная сила на объекте 1 вдвое больше, чем на объекте 2.
  3. Чистая сила на объекте 1 вдвое меньше, чем на объекте 2.

  Ответить

  Третий закон Ньютона

  Третий закон Ньютона связывает силы, с которыми два объекта действуют друг на друга. Важно понимать, что силы, упомянутые в третьем законе Ньютона, действуют на разных объектов. Если объект A воздействует на объект B, то объект B также будет воздействовать на объект A. Эти две силы имеют одинаковую величину, но противоположные направления. Иногда силы называют силами «действия» и «противодействия», хотя это вводит в заблуждение, потому что это звучит так, как будто сила реакции является «ответом» на какую-то силу произвольного действия. Однако неодушевленные объекты могут проявлять силы, и поэтому это может привести к ненужной путанице в отношении того, какая сила является силой реакции.

  Неважно, какую силу вы решите назвать силой действия (противодействия). Если блок давит на стол (сила действия), то стол давит на блок вверх (сила реакции). Однако с тем же успехом можно было бы сказать, что стол давит на блок (сила действия), поэтому блок давит на стол (сила реакции). Неважно, какую силу вы называете силой действия. Это может сбивать с толку, потому что если вы решите толкнуть стену (приложив силу действия), то стена воздействует на вас силой (силой реакции). Если вы решите не давить на стену (не прикладывая силы), то стена не оказывает силы противодействия. Это приводит к тому, что люди думают, что сила реакции является ответом на силу действия со стороны разумного существа, что не соответствует действительности. Вы можете назвать силу, которую вы решите воздействовать на стену, силой реакции, и законы Ньютона все равно будут работать!

  Третий закон Ньютона часто приводит к путанице при применении второго закона Ньютона. Вспомним, что второй закон Ньютона касается суммы сил, действующих на конкретный объект («результат силы» на этот объект). Две силы , упомянутые в третьем законе Ньютона, не действуют на один и тот же объект , поэтому они никогда не появятся вместе в сумме сил из второго закона Ньютона и никогда не компенсируют друг друга.

  Упражнение \(\PageIndex{3}\)

  Вы толкаете тяжелый блок в северном направлении. Блок в два раза тяжелее тебя. Какое из утверждений верно?

  1. Блок оказывает на вас половину силы в северном направлении.
  2. Блок действует на вас с той же силой, но в южном направлении.
  3. Блок действует на вас с удвоенной силой в южном направлении.
  4. Блок неодушевленный и поэтому не оказывает на вас никакой силы.

  Ответить

  ---

  Эта страница под названием 5.1: Три закона Ньютона распространяется в соответствии с лицензией CC BY-SA и была создана, изменена и/или курирована Говардом Мартином и отредактирована Аланом Нг.

  1. Наверх
  • Была ли эта статья полезной?

  1. Тип изделия

     Раздел или страница

     Автор

     Райан Мартин и др.

     Лицензия

     СС BY-SA

     Показать оглавление

     нет

  2. Метки

     На этой странице нет тегов.

  Три закона человеческого поведения

  Основная идея

  Теория и практика

  TDL — это консалтинговая компания по прикладным исследованиям. В своей работе мы используем знания из различных областей — от психологии и экономики до машинного обучения и поведенческих данных — для поиска целенаправленных решений сложных проблем.

  Наши консультационные услуги

  Если вы изучали физику в средней школе, вы знакомы с тремя законами движения Ньютона. Эти правила описывают взаимосвязь между движением тела и силами, действующими на него, и были впервые предложены в 17 веке английским математиком Исааком Ньютоном.¹ Примечательно, что Ньютону удалось свести сложные и трудные физические понятия к трем простым универсальным правилам. .

  Три закона движения таковы:

  1. Тело в состоянии покоя останется в покое, а тело в движении останется в движении, если на него не действует внешняя сила.
  2. Сила, действующая на объект, равна произведению массы этого объекта на его ускорение.
  3. На каждое действие есть равное и противоположное противодействие.

  До тех пор, пока ньютоновская физика не была представлена ​​квантовой механикой и общей теорией относительности в начале 20-го века, считалось, что эти законы описывают, как на все объекты и их движение действуют силы. Они до сих пор часто используются в расчетах и ​​точно отражают движение объектов — если только мы не говорим о квантовых частицах или чрезвычайно массивных телах. Но можем ли мы применить эти законы к чему-либо еще? В 2019 годустатья для  Behavioral Economics , Алин Хольцварт, ученый-бихевиорист, использовала законы движения Ньютона для обоснования трех законов человеческого поведения² 

  Вот эти три закона: за счет уменьшения трения или увеличения подачи топлива.

• Поведение (B) является функцией человека (P) и его окружения (E), или B=f(P,E).
• Для каждого принятого решения есть компромиссы и вероятность непредвиденных последствий.

Хотя человеческое поведение сложно, Хольцварт предположил, что эти законы могут, по крайней мере, фиксировать очень общие поведенческие тенденции.

”

И так же, как Законы Ньютона описывают движение физических объектов, эти Законы Человеческого Поведения стремятся предоставить общую модель поведения людей. Люди склонны придерживаться статус-кво, если силы трения или топлива не сталкивают нас с нашего пути; поведение есть функция человека и его окружения; каждое решение включает в себя компромиссы и возможность непредвиденных последствий.




– Aline Holzwarth

Теория и практика

TDL – это консультационная компания по прикладным исследованиям. В своей работе мы используем знания из различных областей — от психологии и экономики до машинного обучения и поведенческих данных — для поиска целенаправленных решений сложных проблем.

Наши консультационные услуги

История

Другие социологи сравнивали психологические и социологические тенденции с универсальными законами физики, но Хольцварту принадлежит ответственность за вывод трех четких законов из законов Ньютона. ³  Как и законы движения, три закона человеческого поведения Хольцварта предназначены для описания поведения в целом и могут нарушаться в конкретных случаях. Хотя теории Ньютона в конечном итоге были заменены квантовой механикой и теорией относительности, три закона движения по-прежнему полезны вне тел, обладающих чрезвычайно большой или малой массой. Точно так же законы человеческого поведения могут быть наиболее действенными, если их использовать в качестве аппроксимаций общих тенденций.

Первый закон гласит, что поведение имеет тенденцию следовать статус-кво, если на него не влияет уменьшение трения или увеличение количества топлива. Хольцварт резюмирует этот закон в концепции, с которой мы все, вероятно, знакомы: люди склонны идти по пути наименьшего сопротивления. Когда мы позволяем нашему «автопилоту» контролировать наши решения, например, приготовить здоровую еду вместо заказа, нашей автоматической реакцией будет выбор наиболее удобного варианта, даже если в долгосрочной перспективе это плохой выбор. Это поведение фиксируется Предвзятость статус-кво , которая описывает наше предпочтение продолжать то, что мы делаем. Даже если имеет смысл что-то изменить, например, ходить на работу пешком, а не водить машину, чтобы больше потренироваться, мы, естественно, сопротивляемся изменению нашего распорядка.

Подобно инерции в первом законе движения Ньютона, предубеждение статус-кво препятствует изменению нашего поведения. Нам нужно определенное количество силы, чтобы произошли изменения. Действительно, инерция  на самом деле была определена в науке о поведении из-за нашего сопротивления изменениям. Хольцварт описывает два основных вида сил, определяющих поведение человека: трение и топливо. Трение — это отрицательная сила, потому что оно действует как препятствие для выполнения определенного поведения. Например, трение может быть телефонным звонком, который нам нужно сделать, чтобы записаться на прием к врачу, или очередью, в которой мы должны стоять, чтобы обновить наши водительские права.

Это означает, что изменить свое поведение часто довольно сложно, если только другая первичная сила, топливо, не может преодолеть трение в ситуации. Топливо делает поведение более привлекательным, например, социальные и денежные вознаграждения за выполнение определенных задач (например, выход на работу). Можем ли мы изменить свое поведение или нет, зависит от баланса топлива и трения.

Второй закон человеческого поведения, аналогичный закону известного отношения F = ma в физике, предполагает, что поведение (B) является функцией человека (P) и его окружения (E), или B=f( П, Е). Хольцварт объясняет, что поведение зависит от конкретного человека и его личных ценностей, убеждений, опыта и т. д., а также от конкретной среды, в которой находится человек. Это включает в себя физическое окружение, сенсорные элементы, его круг общения и любые другие внешние факторы. . Одним из ярких примеров влияния нашей среды на поведение являются витрины и макеты в магазине, такие как конфеты и легкие закуски, расположенные в кассовом проходе в магазине. Пока клиенты ждут, у них может возникнуть соблазн взять плитку шоколада, поскольку она находится перед ними, даже если их личные факторы (голод, забота о здоровье) не особенно благоприятствуют ее покупке.

Уравнение B=f(P,E) не является изобретением Хольцварта, а восходит к одному из пионеров современной социальной психологии Курту Левину. Он впервые предложил эту универсальную взаимосвязь в 1936 году, подчеркнув важность взаимодействия между человеком и его окружением в определении его поведения.⁴ Хольцварт также подчеркивает, что в B=f(P,E) поведение определяется не человеком, а окружением изолированно друг от друга, а по тому, как человек реагирует на окружающую среду. Хотя мы склонны недооценивать влияние ситуационных факторов на поведение человека из-за предубеждения, называемого фундаментальная ошибка атрибуции , второй закон человеческого поведения служит напоминанием о том, что для объяснения поведения нам необходимо понимать и человека, и окружающую среду, и их взаимодействие.

Третий закон (основанный на концепции, согласно которой при взаимодействии двух тел они прикладывают друг к другу силы, равные по величине и противоположные по направлению) состоит в том, что для каждого принятого решения есть компромиссы и возможность непредвиденных последствий. Это может быть самый общий и, казалось бы, очевидный из законов, но Хольцварт утверждает, что мы часто не учитываем компромиссы и непреднамеренные последствия наших решений. Например, при традиционном подходе к принятию решений, основанном на плюсах и минусах, мы можем упустить из виду возможности, которые мы теряем, выбирая конкретный вариант, также известный как альтернативная стоимость. Если мы решаем каждый день на работе покупать полезный салат на обед, мы теряем возможность потратить эти деньги на другие полезные для здоровья продукты или процедуры.

Еще одна часть процесса принятия решений, которую мы часто упускаем из виду, — это непредвиденные последствия. Это результаты, которых мы не ожидаем, независимо от того, затрагивают они нас или нет. В глобальном масштабе вредные экологические последствия являются обычными непреднамеренными последствиями поведения. Даже социальные движения с благими намерениями могут иметь неожиданные негативные последствия для дела, которое они пытаются решить. Например, рассмотрим последствия запрета на пластиковые соломинки. Это кажется очевидным решением для сокращения пластиковых отходов и негативного воздействия на окружающую среду. Тем не менее, запрет на пластиковые соломинки снимает с потребителя бремя принятия экологически безопасного решения, тем самым устраняя умственное воздействие потребителей, сознательно учитывающих их воздействие на окружающую среду. В качестве эффекта просачивания потребители могут меньше задумываться об экологических последствиях своего другого выбора и не будут усваивать экологическое послание, стоящее за народными движениями, которые в первую очередь привели к запретам.

Последствия

Эти законы обеспечивают очень простую и широкую основу для понимания нашего поведения и поведения окружающих нас людей. Хольцварт включает в свои три основных закона ряд хорошо зарекомендовавших себя предубеждений и эвристик, эффективно охватывая многие важные концепции науки о поведении. Как отмечает Хольцварт, это ее намерение, законы не представляют ничего нового, а вместо этого объединяют множество идей в этой области в эти общие правила. Для среднего человека это может быть более приятным напоминанием о наших тенденциях, чем длинный список индивидуальных предубеждений.

Таким образом, законы действуют так же, как и их аналоги в физике — они перегоняют поле сложных теорий в три простых закона. Цель Хольцварта состоит в том, чтобы законы науки о поведении могли влиять на то, как мы разрабатываем продукты. Точно так же, как законы Ньютона продолжали использоваться для расчетов и понимания движения большинства объектов, мы надеемся, что эти законы могут служить инструментом для создания продуктов и услуг на основе нашего поведения. Даже если есть конкретные случаи, когда эти законы больше не выполняются, как в случае, когда законы Ньютона применяются к квантовым частицам или чрезвычайно массивным объектам, эти обобщения, тем не менее, могут привести нас к более совершенным приложениям и программам.

Противоречия

Законы в науке о поведении, как правило, должны быть очень общими, и даже в этом случае человеческое поведение всегда может выходить за рамки определенного закона — в отличие от того, как мы ожидаем, что физическая материя подчиняется определенным законам. Поскольку психология считается «мягкой» наукой, эта область, как правило, не склонна к теоретизированию фундаментальных правил, регулирующих поведение. Более того, может показаться немного натянутой попытка перевести законы движения Ньютона в аналогичные законы человеческого поведения. Тем не менее, законы кажутся интуитивно понятными, как только их объясняет Хольцварт, и, подобно законам Ньютона, кажутся очевидными, даже если мы не смогли установить связи до того, как прочитали о них.

Другие вопросы, к которым обращается Хольцварт: зачем создавать эти законы сейчас? Они действительно так полезны? Хольцварт предполагает, что наука о поведении как область в настоящее время претерпевает изменения, параллельные трансформации физики во времена Ньютона. Успехи происходили быстро, подпитываемые спросом на промышленное применение физики. Точно так же, утверждает Хольцварт, в настоящее время перед инновационными и конкурентоспособными компаниями существует серьезная необходимость использовать идеи поведенческих наук не только для целей маркетинга и управления, но и для таких областей, как разработка продуктов, здравоохранение и банковское дело. В результате ученым-бихевиористам необходимо общаться и организовывать свою работу таким образом, чтобы другие могли понять и применить ее в своих соответствующих областях. Эти законы служат эффективным руководством для обобщенного человеческого поведения и включают в себя множество хорошо зарекомендовавших себя теорий, предубеждений и эвристик.

Точно так же, как теория гравитации и законы Ньютона были опровергнуты в 20-м веке квантовой механикой и теорией относительности, но до сих пор продолжают использоваться в качестве полезных инструментов для приблизительных расчетов, три закона человеческого поведения имеют наибольший потенциал в качестве ориентира. для профессионалов, как знакомых, так и незнакомых с наукой о поведении, для разработки более качественных продуктов. Известно, что поведение человека сложно и разнообразно, но, тем не менее, оно часто подчиняется определенным правилам, как и физика. Эти обобщения могут помочь нам хотя бы частично понять собственное поведение и даже в большей степени помочь нам понять поведение окружающих нас людей.

Связанный контент TDL

Предвзятость статус-кво

Предвзятость статус-кво описывает наше сопротивление изменениям или наше предпочтение текущему положению дел. Эта предвзятость высвобождает наши умственные ресурсы для других задач, но небольшие решения, которые мы отдаем на откуп нашему «автопилоту», могут снова и снова становиться жертвой предвзятости статус-кво, что приводит к небольшим изменениям, даже когда мы этого хотим. Узнайте больше о предвзятости статус-кво в нашем справочном руководстве.

Инерция

Инерция относится к тенденции объекта сопротивляться изменению движения. Как следует из первого закона человеческого поведения, люди также сопротивляются изменениям и предпочитают оставаться в статус-кво. В результате ученые-бихевиористы изучили инерцию с точки зрения нашей склонности продолжать интерпретировать информацию одним и тем же образом. В этой статье справочника описывается история инерции как концепции поведенческой науки и то, как мы можем применить эту физическую идею к тому, как работает познание.

Почему так сложно изменить поведение?

В этой статье исследуется сила и зачастую иррациональность нашего сопротивления переменам. Часто, независимо от того, как мы относимся к выбору, мы избегаем изменений, как описывает первый закон человеческого поведения. Каким бы привлекательным ни было поведение, если трение, блокирующее поведение, сильнее топлива, мы будем сопротивляться изменениям.

Фундаментальная ошибка атрибуции

Это предубеждение возникает, когда мы выносим суждения о поведении другого человека и непропорционально приписываем его действия его личности больше, чем ситуационным факторам. Как указывает второй закон человеческого поведения, поведение человека определяется взаимодействием между человеком и его окружением. Важны как личные, так и ситуационные факторы, и, что особенно важно, уникальная реакция человека на его окружение будет определять его поведение.

Запрещенный вагон: лучший ли способ решить проблему с пластиком – запрет?

В этой статье о плюсах и минусах запрета на использование пластиковых соломинок третий закон Хольцварта раскрывается в полной мере. Хотя запрет соломинок явно сократит количество пластиковых отходов, альтернативные издержки означают, что потребители теряют возможность принимать осознанные решения о воздействии на окружающую среду. Это также можно рассматривать как непреднамеренное последствие, когда запреты, по сути, делают выбор за потребителем, а это означает, что они менее заинтересованы в том, чтобы думать об их воздействии на окружающую среду в других ситуациях.

Законы движения Ньютона для детей — 3 простых закона, которые усвоит любой ребенок

Кто такой Ньютон?

Большинство людей, услышав имя Ньютона, думают о яблоке, которое ударило его, когда он сидел под деревом и думал о физике. Мы собираемся разочаровать вас, поскольку на самом деле этого не произошло. Но он все равно придумал столько гениальных идей!

Исаак Ньютон — ученый 17 века. Его можно считать одним из величайших ученых умов в истории человечества. Он посвятил свою жизнь науке, поставив свои умственные способности на службу человечеству. То, что мы сейчас считаем само собой разумеющимся, когда-то было сногсшибательным открытием. Он перевернул восприятие повседневных вещей и заставил современников иначе смотреть на мир. Речь идет о законах движения Ньютона, которые лежат в основе механики.

Что такое законы движения Ньютона?

Исаак Ньютон, как и полагается любому ученому, был очень любопытным человеком. Он не принимал окружающие его вещи как данность и начал задаваться вопросом и исследовать, что заставляет предметы двигаться.

Так он придумал свои три закона, описывающие взаимосвязь между движением объекта и силами, заставляющими его двигаться или останавливаться. Эти три закона легли в основу ньютоновской механики — физической теории, описывающей движение видимых объектов разных размеров: от крошечных до сверхогромных, таких как космические корабли, планеты и галактики.

Давайте углубимся в эти законы!

Первый закон Ньютона

Представьте, что вы хотите поиграть в футбол с друзьями. Чтобы выиграть или даже начать игру, один из ваших товарищей по команде должен ударить по мячу — иначе мяч не будет двигаться сам по себе.

Вот что подразумевает 1-й Нижний:

Если вы не толкаете или не тянете (прикладываете силу) объект, он останется в покое или в форме.

К нему можно применить любую силу, и она не обязательно должна исходить от человека. Если день, когда вы играете в футбол, очень ветреный, порыв ветра может заставить мяч двигаться.

Сила в физике — это мера взаимодействия объектов. Сила заставляет объект изменять свою скорость (ускорять или даже останавливать объект) и направление движения. Когда вы бьете по мячу, он летит туда, куда вы его бьете — возможно, в футбольные ворота. Если бы мяч мог сам выбирать направление движения, играть в футбол было бы не так весело.

На самом деле в физике существует множество видов сил, и о них мы поговорим в других статьях.

Этот закон также называют законом инерции .

Инерция в физике – это способность объекта оставаться неактивным или устойчивым. Если бы вещи не имели этой тенденции, наш мир рухнул бы в хаос. Только представьте, что мебель в вашей спальне время от времени двигается сама по себе. Находиться в таком пространстве долгое время было бы невозможно или даже опасно.

Но благодаря этому физическому закону он остается там, где вы его положили, и вам не нужно беспокоиться о том, что вы проснетесь в своей постели в соседском саду. Кроме того, если вы решите переставить мебель в спальне, вам придется приложить некоторую силу, чтобы заставить ее сдвинуться с места.

Однако это только один аспект инерции. Другая состоит в том, что объект сопротивляется изменениям и при движении. Интересно, что до открытий Ньютона все в мире считали естественным, что объект в какой-то момент перестает двигаться. Как будто сила, приложенная к нему, чтобы заставить его двигаться, в конце концов иссякнет, поэтому объект придет в состояние покоя. Ньютон был первым, кто выступил против этого всеобщего заблуждения.

Он заявил обратное: наличие силы заставляет объект перестать двигаться. Эта сила называется силой трения. Но нам придется поднять это в другой раз!

Подводя итог, вот как можно выразить основную идею первого закона Ньютона:

Вещи не начинают или прекращают движение или меняют направление самостоятельно без действующей на них внешней силы, вызывающей такие изменения в их движении.

Вы можете подумать, что это звучит очевидно, поскольку мы привыкли к тому, что вещи вокруг нас происходят определенным образом. Но в этом и заключается идея физики — описывать и изучать все аспекты природы, структуру и движение вещей в наблюдаемой Вселенной.

Второй закон Ньютона — основной закон движения

Второй закон гласит:

Ускорение объекта связано с действующей на него силой. Тело ускоряется за счет действующей на него силы.

Как мы уже выяснили ранее, объект начинает двигаться из-за действующей на него силы. Но как определить, с какой скоростью он будет двигаться? Ньютон пришел к выводу, что есть два фактора, от которых зависит ускорение: масса объекта и сила, действующая на него.

Насколько ускорится объект, напрямую зависит от его массы и величины приложенной к нему силы.

Поэтому этот закон имеет формулу:

а = Ф/м ,

где:

• а — это ускорение, которое измеряется в метрах на секунду в квадрате (м/с2). Это означает, что если объект ускоряется со скоростью 1 м/с2, его скорость увеличивается на 1 метр в секунду каждую секунду.
• F — это сила, которая измеряется в ньютонах (да, он такой классный, что назвали эту единицу измерения в его честь)
• m — это масса объекта, измеряемая в килограммах.

Представьте, что вам нужно отбить бейсбольной битой два разных мяча: один обычный бейсбольный мяч, а другой тяжелее и больше. Поскольку шары имеют разную массу, они будут лететь на разное расстояние и с разной скоростью при ударе с одинаковой силой. Если увеличить силу удара, то менее тяжелый шар улетит дальше. Так что результаты все равно будут другими.

Вы также можете посмотреть на этот закон с другой точки зрения:

F = m × a

Ньютон хотел сказать, что для того, чтобы двигать более тяжелый объект быстрее, нужно приложить больше силы. Логически, инерция объекта (его сопротивление изменению) также связана с массой. Чем больше масса тела, тем больше у него инерции, и наоборот.

Например, подумайте о том, как легко передвинуть книгу на столе и насколько сложнее передвинуть шкаф, полный вещей! Для этого вам может понадобиться позвать друга, чтобы вы могли объединить свои силы.

Давайте посмотрим, как мы можем использовать второй закон Ньютона на практике!

Какая сила потребуется, чтобы заставить поезд массой 5000 кг двигаться со скоростью 10 м/с2?

Для решения этой задачи нам нужно использовать формулу F = m × a.

Нам нужно умножить массу поезда (5000 кг) на желаемое ускорение (10 м/с2):

5000 × 10 = 50 000 ньютонов

Ответ: нам нужно приложить 50 000 ньютонов силы.

Третий закон Ньютона

Если мы хотим использовать одно слово для описания этого закона, это Карма. Вы получаете столько же, сколько и отдаете, и, видимо, это физический закон, а не просто философская концепция.

Третий закон Ньютона гласит:

Для каждой внешней силы существует равная сила, действующая в противоположном направлении.

Под этим Ньютон подразумевает, что всегда есть две силы, действующие друг на друга в одно и то же время в противоположных направлениях. И нет разрозненных сил — это комплексная сделка. Первая сила приходит извне. Второй является реакцией на первый, который действует обратно на объект, прилагающий эту силу. Эти две силы всегда равны и, в конце концов, компенсируют друг друга.

Это формула, выражающая третий закон Ньютона:

F1 = -F2 ,

где:

• F1 – сила первого тела, действующая на второе тело.
• F2 – сила второго объекта, действующая на первый объект.

Вы удивитесь, но без этого физического закона мы не сможем ходить по земле. Каждый наш шаг идет с силой к земле. В то же время от земли исходит противодействующая сила того же размера, толкающая наши ноги вверх. Он помогает нам ходить, бегать и прыгать.

Сила противодействия остается невидимой. Вы, наверное, даже не чувствуете этого, потому что мы не привыкли обращать на это внимание. Но если вы знаете кого-то, кто когда-либо прыгал с дерева или другой возвышенности, вы, вероятно, слышали, как он впоследствии жаловался на боль в ногах. Это именно результат противодействия. Если вы сильно ударитесь о землю, она ударит вас так же сильно. (Поэтому не прыгайте с дерева.) По той же причине больно бить боксерскую грушу, хотя она кажется довольно мягкой, когда вы просто прикасаетесь к ней.

В природе многое происходит благодаря этому физическому закону. Птицы летают с помощью противодействующей силы, возникающей в ответ на то, что они толкают воздух вниз. Если бы воздух не отталкивал их назад, им пришлось бы стараться вдвое больше и быстрее уставать. Как они могли путешествовать так далеко в поисках теплых земель?

Один из выводов, который мы можем сделать из этого закона, заключается в том, что все силы возникают в результате взаимодействия объектов. Пока вы сидите в кресле и читаете эту статью, вы постоянно толкаете стул с направленной вниз силой. Quid pro quo, стул толкает вас назад с восходящей силой. В природе на каждое действие всегда есть равное и противоположное противодействие.

Вот и все! Как видите, физика везде. Оно постоянно присутствует в нашей жизни: в каждом нашем движении и поступке. И самое интересное в этом то, что вам не нужно идти в какую-то специальную лабораторию, чтобы экспериментировать с ее законами. Что вы можете сделать сейчас, так это постараться уделять больше внимания вещам, происходящим вокруг вас, и подумать, какой закон Ньютона стоит за этим. Вы начнете все чаще замечать их проявления в своей жизни и повседневной деятельности.

Кстати, Ньютон занимался не только механикой, но и оптикой, химией и другими науками. Он неплохо рисовал и писал стихи. Именно поэтому личность Ньютона окружает множество легенд и необычных фактов. Так что любопытство в жизни и пробовать разные виды деятельности в конечном итоге окупаются.

Удачи в открытиях и помните, что любую проблему можно решить!

Курсы физики для
детей 7-13 лет

Мы воплощаем в жизнь лучшие качества науки — настоящие эксперименты и исследования, но безопасные дома и адаптированные для детского развлечения и развития

узнать больше

Три закона Поведение человека — BehavioralEconomics.com

перейти к содержанию Три закона человеческого поведения

Алин Хольцварт

 

Когда Исаак Ньютон сформулировал три закона движения более трехсот лет назад, он сделал нечто радикальное.

Не его теории или вычисления, лежащие в их основе, были такими революционными — на самом деле, первый закон Ньютона — это просто повторение теории инерции Галилея, сформулированной примерно 50 лет назад. Что было радикальным в трех законах Ньютона, так это то, что он смог выделить такой невероятный объем и сложность достижений в области физических наук (см. Эти три простых закона не только легли в основу бесчисленных лабораторных и полевых экспериментов и предшествовали теории относительности Эйнштейна, но и использовались в качестве основы для изобретений и инноваций в период промышленной революции и не только.
 

 
Но нет эквивалента ньютоновских законов движения в науках о поведении, и, к сожалению, работы Ньютона в математике и физике не дают много информации о человеческом поведении. Прямого перевода «F=ma» на методы нашего человеческого безумия нет. К счастью, существуют некоторые общие тенденции, лежащие в основе большей части нашего поведения.

В духе трех законов движения Ньютона в этой статье представлены Три закона человеческого поведения.

 

 
Рассмотрим их по одному.
 


 
Люди — существа с наименьшим сопротивлением. Мы выбираем дорогу, по которой чаще всего ходят, или дорогу, лучше всего вымощенную. Наше поведение во многом происходит на автопилоте, поэтому для совершения простых действий, выходящих за рамки нашей обычной рутины, требуются значительные усилия, даже если у нас есть самые лучшие намерения изменить свое поведение. Подумайте, сколько раз вы принимали решение начать ездить на работу на велосипеде и сколько раз вы действительно это делали. У нас есть общее предубеждение, которое объясняет, почему мы так плохи в этом, и оно называется предубеждением статус-кво. Статус-кво — это мощная сила в человеческом поведении, прямо аналогичная инерции, описанной в первом законе движения Ньютона: сила необходима для изменения движения.

Существует два основных типа сил в контексте человеческого поведения, как и в физике: силы, которые мешают выполнению поведения, называются «трением» — от чувства истощения, когда пора тренироваться, до форма заявки на открытие накопительного счета здоровья. Или барьеры, возникающие при попытке записаться на обычный прием к врачу. «Топливо» — это второй тип силы, представляющий все, что делает поведение более привлекательным — от геймификации неинтересных процедур до предоставления стимулов, зависящих от хорошего поведения. Например, соревнование в качестве замены вознаграждения для поощрения физических упражнений.

Трение замедляет вас, а топливо толкает вперед. Если нет изменений в трении или топливе, вы, как правило, придерживаетесь статус-кво. Но по тому же принципу изменения в поведении могут происходить за счет изменения топлива и трения. (Чтобы узнать больше о топливе и трении, ознакомьтесь с этой статьей.)
 

 
Поведение не существует в вакууме. Это комбинация человек — со всеми их намерениями, убеждениями, знаниями, мотивацией, личностью, историей и так далее — и их окружающая среда — включая все, от выбора архитектуры очереди к кассе продуктового магазина до огней, запахов и друзей или врагов, окружающих их. Это особая смесь этих двух типов ингредиентов, человека и его окружения, которая приводит к определенному поведению, проявляемому в определенное время и в определенном месте.

Курт Левин известен тем, что связывает человеческое поведение с двумя основными элементами: индивидуальными характеристиками или состоянием человека и средой, в которой он находится. Его универсальное уравнение B = ƒ(P,E) восходит к 1936 и не менее актуален сегодня.

Этот закон сложнее, чем может показаться на первый взгляд, он выходит за рамки самостоятельных наблюдений о том, что поведение зависит от человека, и что на поведение также влияет среда. Другими словами, уравнение Левина не подразумевает, что поведение является функцией человека, или B=ƒ(P), и — отдельно — что поведение также является функцией среды, B=ƒ(E). Конечно, существует множество исследований, посвященных отдельному изучению человека и окружающей среды. Мы можем заметить, что когда кто-то (назовем ее Эмма) находится в состоянии стресса, он с меньшей вероятностью закажет салат в своей столовой на работе и вместо этого выберет менее здоровую альтернативу. И — отдельно — если мы повесим знак, поощряющий салаты в столовой, мы можем увидеть увеличение потребления салатов среди обедающих в целом. Но знание каждого из них по отдельности не приблизит нас к тому, чтобы узнать, закажет ли Эмма сегодня салат.

То, что вносит вклад B=ƒ(P,E), является взаимодействием между этими элементами. Это признание того, что вы не можете полностью понять (или предсказать) поведение Эммы, если вы только понимаете Эмму — кто она, что она чувствует или что она думает — или если вы понимаете только то окружение, в котором она находится. Вам нужно и то, и другое.

На приведенной ниже диаграмме показано, как на выбор Эммы в обед (заказывать салат или нет) влияет взаимодействие между ее состоянием (ее уровень стресса) и ее окружением (независимо от того, есть ли в столовой вывеска, рекламирующая салат). .
 

 
Как и ожидалось, Эмма, как правило, с большей вероятностью закажет салат, когда она в целом не находится в состоянии стресса (по сравнению с тем, когда она находится в состоянии стресса), так же как она обычно с большей вероятностью заказывает салат, когда есть знак салаты присутствуют (по сравнению с отсутствием признаков). Но что-то интересное происходит, когда она одновременно находится под ударением и , есть знак. В этом случае, когда Эмма находится в состоянии стресса, знак фактически имеет неприятные последствия и приводит к более низкой вероятности того, что Эмма получит салат, чем если бы знака не было. Мы можем подозревать, что когда она находится в состоянии стресса, то, увидев вывеску, рекламирующую салаты, может показаться покровительственной, побуждая Эмму к проявлению реакции, которая вызывает бунт против салатов. Хотя это всего лишь один вымышленный и упрощенный пример, он демонстрирует важность рассмотрения как человека, так и окружающей среды при попытке понять поведение.
 


 
Компромиссы

С каждым решением связаны издержки и выгоды. Иногда мы можем активно взвешивать все «за» и «против» решения, а иногда нет. Но независимо от того, какое внимание мы уделяем компромиссам, присущим любому решению, часто в одной области мы теряем выгоду, а в другой получаем прибыль. Например, скажем, вы рассматриваете возможность начать прием поливитаминов. Вы можете сказать: «Конечно, это вполне может быть плацебо, но в чем же обратная сторона?» Какие минусы могут быть в приеме витаминов? Для начала, есть тот факт, что вы должны заплатить за это. Витамины не могут быть непомерно дорогими, но на каждый доллар, потраченный на витамины, этот же доллар нельзя потратить на что-то другое. Скажем, вы тратите 15 долларов на 150 жевательных мармеладок 3 раза в день, поэтому одной упаковки хватает на 50 дней, и вам нужно покупать примерно 7 штук в год (7 * 15 долларов = 105 долларов в год). Десять лет витаминов означают отказ от 1050 долларов, которые вы могли бы потратить на действительно хороший новый велосипед, или на 235 тыквенных латте со специями, или на девять дней в Диснейленде.

Эта концепция «от чего я отказываюсь, если делаю X?» известна как альтернативная стоимость, и это тип компромисса, который мы часто игнорируем. Один из способов взвесить такие компромиссы — классифицировать потенциальные плюсы и минусы решения, а затем взвесить их (метод, называемый теорией обнаружения сигналов; см. эту статью, написанную с Дэном Ариэли для более подробного изучения). Когда ситуации сложны и предполагают некоторую степень неопределенности, мы можем использовать этот метод для рассмотрения компромиссов конкретного решения. Поскольку наше время и ресурсы ограничены, мы должны выбирать, как их тратить с умом.

Непредвиденные последствия

Непредвиденные последствия связаны с компромиссами. Точно так же, как плюсы и минусы каждого решения, которые мы не видим, могут быть некоторые непредвиденные последствия, вызванные решением. Принимая решение, мы не можем предсказать будущие последствия, которые сводят на нет или подрывают положительные аспекты этого решения. Классическим примером этого является эффект «вытеснения» или чрезмерного оправдания, когда положительное поведение (например, физические упражнения) первоначально усиливается внешним стимулом (например, финансовым вознаграждением), но положительный эффект исчезает (и может даже отступить до уровня). ниже, чем до введения поощрения!) как только поощрение будет прекращено. Подобные награды могут стимулировать поведение в краткосрочной перспективе, но подрывать мотивацию в долгосрочной перспективе.

Часто наши действия имеют последствия, выходящие за рамки воздействия на нас самих. Эти типы воздействия на третьи стороны называются внешними эффектами, и внешние эффекты могут варьироваться от загрязнения, производимого автомобилями или сжигающими уголь заводами, до вашего решения включить возмутительно громкую музыку, которую ваши соседи могут не очень оценить, поскольку они пытаются устроить романтическую встречу. вечер дома. Трагедия общего достояния — классический пример негативных внешних эффектов: когда каждый человек действует в своих собственных интересах, он не намерен истощать пул ресурсов, чтобы пострадали все остальные, — но именно это может произойти, когда злоупотребляют общими ресурсами. Непреднамеренные последствия могут быть очень сложными, как в случае с запретом пластиковых пакетов, который на самом деле наносит вред окружающей среде, несмотря на благие намерения, лежащие в основе политики.
 

 

Почему сейчас?

Когда Исаак Ньютон предложил три закона движения в 1687 году, физические науки переживали значительный шквал развития — настолько, что и промышленная революция (~1760-1820 гг.), и философская эпоха Просвещения (~1715-1789 гг.) ) были стимулированы вскоре после этого. Достижения, достигнутые в течение этих двух знаменательных исторических эпох (которые вы наверняка помните по школьному уроку истории), стали возможными отчасти благодаря вновь обретенному энтузиазму по использованию научных достижений в промышленных целях.

Только сейчас, в двадцать первом веке, специалисты-практики начинают серьезно относиться к открытиям и методам науки о поведении, чтобы использовать их в промышленности. Наука о поведении превратилась из популярного модного словечка в потребность в рабочей силе в инновационных компаниях, и понимание человеческого поведения применяется в промышленности таким образом, как никогда раньше — не только в маркетинговых целях, но и при принятии решений в таких широких областях, как банковское дело, потребительские товары и здравоохранение.

Подобно физическим свойствам Вселенной, человеческое поведение сложно. И точно так же, как законы Ньютона описывают движение физических объектов, эти законы человеческого поведения стремятся предоставить общую модель поведения людей. Люди склонны придерживаться статус-кво, если силы трения или топлива не сталкивают нас с нашего пути; поведение есть функция человека и его окружения; каждое решение включает в себя компромиссы и возможность непредвиденных последствий. Если мы будем помнить об этих трех законах, мы сможем разрабатывать лучшие продукты для людей, которые помогут им вести себя лучше — не только в лабораториях университетов, но и в частном секторе, от вашего сберегательного счета до вашего фитнес-приложения.

 

Иллюстрации Мэтта Троуэра

Дизайн стола Мартины Дияновой

• Био
• Твиттер

Алин Хольцварт (Aline Holzwarth) — ученый-прикладник, специализирующийся на исследованиях в области цифрового здравоохранения и научно обоснованном дизайне продуктов. Она возглавляет отдел поведенческих исследований в Pattern Health, компании, занимающейся технологиями в области здравоохранения, которая позволяет легко создавать персонализированные планы ухода (шаблоны) для пациентов, используя науку о поведении, чтобы помочь пациентам придерживаться этих шаблонов. Она также является соучредителем Behavior Shop, консалтинговой компании по поведенческим наукам, и занимает должность директора Центра продвинутого ретроспективного анализа в Университете Дьюка, лаборатории прикладных поведенческих наук, которая помогает людям быть счастливее, здоровее и богаче дома и за границей. .

Последние посты

• Сочувствуют будущим «я

  » 19 сентября 2022 г.

• Повышение транзитного пассажира – 2 долл. США

  16 августа 2022

• Использование поведенческой науки для улучшения. Справочная программа

18 9012, 140011

, используя поведенческую науку, чтобы улучшить программу.

Справочная программа18 9012, 140011

, используя поведенческую науку, чтобы улучшить. Справочная программа

18 9012

• . Используя поведенческие науки. 2022

• Разработка более справедливых цифровых медицинских вмешательств

  8 августа 2022 г.

• Поведенческая сегментация в маркетинге: как увеличить преобразование

  4 июля 2022 г.

• Планирование вашего первого полевого эксперимента в бизнесе

  29 июня 2022

• Транспаренность: Tool Tool Toflection Trule

  5905 905.

• . 17, 2022

• Разработка приложений для изменения поведения на основе теории

  9 мая 2022 г.

• Персонализированное убеждение: насколько вы предсказуемы?

  22 апреля 2022 г.