Три закона ньютона с формулами кратко: Три закона Ньютона с подробными объяснениями

Законы механики Ньютона кратко определение и формулы силы в механике (10 класс)

4.1

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 135.

4.1

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 135.

Механика – это наука о движении тел. Строгий научный вид механика приобрела в эпоху Возрождения. Особое место среди ученых, изучавших механику, принадлежит И. Ньютону, который четко сформулировал законы механики. Рассмотрим суть этих законов.

Динамика как главный раздел механики

Классическая механика, изучаемая в 10 классе, состоит из трех разделов – кинематики, статики и динамики.

• Кинематика изучает само движение, безотносительно его причин.
• Статика изучает причины отсутствия движения.
• Динамика изучает причины изменений в движении, в том числе его начала и конца.

Рис. 1. Разделы механики.

Получается, что кинематика и статика – это «подчиненные» разделы, поскольку любое движение сперва должно начаться, а если движение отсутствует, то причины этого невозможно понять, не зная причин движения вообще.

В результате, можно утверждать, что ведущим разделом механики является именно динамика.

Центральным понятием динамики является понятие силы – меры взаимодействия тел. Более того, утверждение о том, что причиной любых изменений в движении является сила – это основное утверждение механики.

Законы механики И. Ньютона

Законы, описывающие механизм действия сил в механике, сформулированы великим ученым эпохи Возрождения И.Ньютоном.

Рис. 2. И. Ньютон.

Таких закона три.

• Первый закон описывает движение тела вне действия сил.
• Второй закон описывает результат действия силы на тело.
• Третий закон устанавливает «взаимность» действия сил, и запрещает «одностороннее» воздействие.

Рассмотрим законы механики ньютона подробнее.

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона, во-первых, устанавливает понятие инерциальной Системы Отсчета, относительно которой рассматриваемое тело движется равномерно и прямолинейно (или покоится).

Во-вторых, этот закон устанавливает существование таких Систем для тела, на которое не действуют никакие силы.

Иногда этот закон формулируют в упрощенном виде, как «вне действия сил тело движется равномерно и прямолинейно». Однако, здесь упущена важная тонкость. Так происходит исключительно в инерциальной Системе Отсчета. Если принятая Система Отсчета инерциальной не является (если она движется с ускорением), то этот закон выполняться не будет.

Второй Закон Ньютона

Второй закон Ньютона утверждает, что результат действия любой силы на тело – это ускорение, приобретаемое телом. Это ускорение равно отношению силы, приложенной к телу, к массе этого тела. В виде формулы:

$$\overrightarrow a = {\overrightarrow F \over m }$$

Таким образом, по законам Ньютона сила в механике – это единственная причина изменения движения.

Третий закон Ньютона

Третий закон Ньютона устанавливает взаимность действия силы. В упрощенной формулировке он звучит как «действие равно противодействию».

Это значит, что если на тело действует сила со стороны другого тела, то должна существовать другая сила, такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону, действующая со стороны первого тела на второе. Эти две силы не компенсируют друг друга, поскольку приложены к разным телам.

Третий закон запрещает «одностороннее» действие силы. Именно благодаря его действию, мы, делая шаг – перемещаемся вперед, хотя сила наших мускулов направлена в противоположном направлении.

Рис. 3. Три закона Ньютона.

Что мы узнали

Ведущим разделом механики является динамика, изучающая причины изменений в движении. Три закона динамики были выведены И. Ньютоном. Первый описывает движение тела вне действия сил. Второй описывает изменение в движении тела под действием силы. Третий запрещает одностороннее взаимодействие, устанавливая «взаимность» силового влияния.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.1

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 135.

---

А какая ваша оценка?

первый, второй, третий закон кратко с объяснением и формулами

Каждый из нас знает, кто впервые сформулировал фундаментальные законы классической механики. Верно, это именно Исаак Ньютон и эти законы были названы его именем. Также всем известно, что таких закона три, а вот как они формулируются и в чем заключается их значение – это уже вопрос сложнее. Попробуем разобрать законы Ньютона кратко и с формулами.

Впервые эти законы были опубликованы Ньютоном в 1687 году в его работе «Математические начала натуральной философии». Разумеется, в те времена законы еще не назывались именем ученого, но это был действительно очень важный прорыв в науке.

Первый закон Ньютона

Классическая формулировка первого закона Ньютона:

Существуют такие системы отсчета, под названием инерциальные, в которых определенные тела движутся равномерно и строго прямолинейно только в том случае, если на них не действуют никакие силы, либо же действие иных сил скомпенсировано.

Теперь разберем это так, чтобы было понятнее. Первый закон Ньютона, формула которого ученым не приводилась, заключается в том, что при наличии определенного движущегося тела без сопротивления воздуха, трения и других физических явлений, оно будет двигаться бесконечно и с одинаковой скоростью.

Первый закон Ньютона еще принято называть законом инерции – это понятие означает способность определенного тела сохранять постоянную скорость и направление. С инерцией знакомы абсолютно все – при езде на велосипеде перестаньте крутить педали, и вы все равно проедете некоторое расстояние. Первый закон Ньютона, формула которого не описана, как раз и будет основой для подобного движения.

Разумеется, на практике вечное движение реализовать невозможно, что прямо показывает пример с велосипедом – он остановится под действием силы трения, активного сопротивления воздуха, силы качения, притяжения и множество других. Если эти силы убрать – первый закон Ньютона будет работать на 100%.

Второй закон Ньютона

Вернемся к примеру с велосипедом. Сам по себе он не поедет, нам придется покрутить педали, а значит, приложить силу. При этом велосипед будет двигаться с разной скоростью, ведь сначала мы будем разгоняться, а затем остановимся, когда перестанем крутить педали.

Когда мы начинаем разгоняться, скорость возрастает, то есть велосипед будет двигаться с ускорением. Если велосипед будет разгоняться и останавливаться с равномерными показателями возрастания и убывания скорости, то это движение называется равноускоренным.

Если велосипед сбросить с крыши многоэтажки, то он будет падать равноускоренно, поскольку показатель ускорения будет постоянным – это называется ускорение свободного падения, которое обозначается как «g». Кстати, это касается не только падающего с крыши велосипеда, а и теннисного мяча, гантели, и даже рояля. Показатель ускорения свободного падения для всех тел одинаковый. Кстати, он равен 9,81 м/с2, но это уже другая история.

Итак, формулировка второго закона Ньютона следующая:

Ускорение определенно взятого тела (определенной материальной точки) в инерциальной системе отсчета будет прямо пропорционально приложенной к этому телу (точке) силе и оно будет обратно пропорционально показателю массы.

Формула

Выведенная формула является основным 2-м законом Ньютона.

a = F/m

В этой формуле a у нас будет показатель ускорения, F – сила, действующая на тело, а m – масса этого тела. Таким образом, показатель ускорения рассчитывается путем деления приложенной силы на массу тела. Бывает, что тело подвергается воздействию сразу нескольких разных сил, тогда в эту формулу подставляется их векторная сумма.

Формула

F = F1 + F2 + F3

Кстати, отдельно необходимо отметить, что второй закон Ньютона применим в реальной жизни но только при условии, что тела движутся со скоростью, которая намного меньше скорости света. Также не следует забывать, что сила и ускорение являются величинами исключительно векторными, то есть показатели у них могут быть разными, но направление всегда одно.

Третий закон Ньютона

Если в первом и втором законах главную роль играло только одно тело, то третий закон Ньютона подразумевает уже взаимодействие тел, то есть влияние друг на друга.

Формулировка у него следующая: Два тела воздействуют друг на друга с силами, которые противоположны друг другу по направлению, но равны по своему модулю.

Формула

Третий закон Ньютона.

F1 = -F2

Проще говоря, третий закон Ньютона, формула которого приведена выше, звучит так: «Сила действия равна силе противодействия». Это, например, оружейная отдача при выстреле, отскок мяча от стены, прыжок в воду из лодки (лодка отплывает назад) и многое другое. Чем-то примерно напоминает импульс и закон его сохранения.

Кстати, третий закон Ньютона, формула которого самая простая для понимания, может быть применена к абсолютно любым телам и явлениям.

Нет времени решать самому?

Наши эксперты помогут!

Контрольная

| от 300 ₽ |

Реферат

| от 500 ₽ |

Курсовая

| от 1 000 ₽ |

Законы Ньютона и их применение

Разберем на примере нескольких простых задачек самые распространенные ситуации, в которых используются законы Ньютона.

Задача:

Парашютист летит к земле с постоянной скоростью. Масса парашютиста составляет 100 кг. Попробуйте узнать силу сопротивления воздуха.

Решение:

Если скорость постоянная, значит в соответствии с первым законом Ньютона движение парашютиста является равномерным, а значит действие сил скомпенсировано.

С одной стороны на парашютиста действует сопротивление воздуха, а с другой – сила земного притяжения. Векторы этих сил противоположны. Таким образом, в соответствии со вторым законом Ньютона:

F = mg

F = 100 x 9,81 = 981

Fтяж = Fсопр

Итак, сила сопротивления воздуха будет равна силе притяжения, но с противоположными векторами.

Еще один пример действия в природе третьего закона Ньютона. Задача:

Муха ударилась в оконное стекло. Какие силы действуют на стекло и на муху?

Ответ:

Используем третий закон Ньютона. Таким образом, упомянутые в задаче силы будут равными между собой по модулю, но полностью противоположными по вектору, то есть направлению. Таким образом, сила взаимодействия мухи и стекла будет одинаковой. Разумеется, что мы не берем ко вниманию разницу масс, поскольку муха разбить стекло не может, а вот камень бы разбил, но принцип работы третьего закона всегда одинаков. Законы Ньютона и их применение – очень интересная тема для изучения, особенно если это делать с практическими примерами.

Исаак Ньютон: интересные факты и мифы из жизни ученого

Ученый редко сидел без дела. Он постоянно работал и учился. Ньютон действительно сделал огромный вклад не только в науку своей эпохи, а и заложил прочный фундамент для будущих открытий.

В 45 лет он опубликовал свой ключевой труд, при этом интересовался не только механикой и физикой, а и химией, оптикой, астрономией и рядом других наук. Он даже был неплохим поэтом и художником, но такие его увеличения полностью померкли перед его основным талантом. Вполне неординарная и интересная личность для своей эпохи. Немудрено, что вокруг него витала аура таинственности и, разумеется, он был окружен различными мифами.

Исаак Ньютон: интересные факты

• Ученый был довольно скромным, а порой даже застенчивым. Казалось бы, можно было просто купаться в лучах славы и богатства, но нет. Исаак Ньютон предпочитал избегать шумного признания, оставаясь верным своей работе.
• Полная отдача своей работе привела к тому, что когда Ньютону доводилось читать лекции у студентов Кембриджского университета, то посещаемость была крайне плохой. Иногда к нему вообще никто не приходил на лекции. Впрочем, скорее всего великого ученого это не особо и расстраивало. Конечно же, с дипломными работами студентам уже приходилось появляться.
• Если бы не дядя юного Исаака и не его учителя, судьба Ньютона могла бы сложиться совсем иначе. Его мать настаивала, чтобы он занимался хозяйством на домашней ферме, но будущий великий ученый все же выбрал путь знаний. А то так бы и ковырял лопатой в земле.
• Ньютон серьезно увлекался алхимией. Собрал огромную тематическую библиотеку, проводил опыты в лаборатории, жаждал найти Философский камень. Ничего удивительного, ведь в те времена грань между наукой и суевериями была довольно размытой.
• Ученый даже рисковал трактовать Библию на основе научных расчетов. Особенно обращал внимание на видения пророка Даниила. На основе математических расчетов «предсказал» второе пришествие Христа в 2060 году.

А теперь несколько распространенных мифов:

• Пресловутое яблоко, наверное, известно каждому школьнику. Во время начала эпидемии чумы (1665 год) Ньютон, раздав студентам домашние задания, вынужден был уехать из Кембриджа и остановиться в деревушке, о названии которой история умалчивает. Именно тогда и родилась легенда о яблоке, ведь ученый не переставал работать и удивлял новыми открытиями. Впрочем, биографы Ньютона так и не сошлись во мнениях: был ли такой случай, либо же нет.
• За свои заслуги перед Кембриджским университетом в 1689 году уважаемого ученого избрали членом парламента, что было довольно престижной должностью. При этом, за все время заседаний этого парламента со своим участием Ньютон высказался всего один раз. Он попросил закрыть окно, поскольку было прохладно.
• Неизвестно, откуда пошла эта легенда, но многие считают, что Ньютон изобрел маленькую откидную дверцу во входных дверях, как сейчас делают для кошек. Якобы у него была кошка, и чтобы она не мешала работать, он сделал ей такою дверцу.
• На самом деле Ньютон был посвящен в рыцари вовсе не за научные заслуги, как принято считать. Королева Анна даровала ему рыцарский титул ради поддержки партии вигов, от которых ученый баллотировался в Парламент. Впрочем, он все равно проиграл выборы.

Исаак Ньютон внес неоценимый вклад в науку. Его три главных закона механики стали основой для множества открытий, причем даже через сотни лет, после него. Мы разобрали законы Ньютона кратко и с формулами. Надеемся, вам будет полезна эта информация.

ньютоновская механика. Следуют ли уравнения линейного движения из какого-либо из трех законов Ньютона?

спросил 5 лет, 10 месяцев назад

Изменено 3 года, 9 месяцев назад

Просмотрено 935 раз

$\begingroup$

Расстояние $x$, которое проходит за время $t$ тело, имеющее начальную скорость $u$ и имеющее постоянное ускорение $a$, равно $x= ut+(1/2)at^2. $ Следует ли из этого результата из любого из законов Ньютона? Точно так же другие уравнения, такие как $v=u+at$, являются результатом этих законов. или не? Если они есть, то каким законам она следует??

• ньютоновская механика
• силы
• кинематика
• ускорение

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Уравнения, которые вы привели, называются кинематическими уравнениями.
Словарное определение кинематики:

раздел механики, изучающий чистое движение без ссылки к массам или силам, вовлеченным в это

Итак, кинематические уравнения не выводятся из законов движения Ньютона.
Они были бы правильными независимо от того, правильны ли законы движения Ньютона.

Однако динамика

раздел механики, изучающий движение тел под действие сил

во многом связано с законами движения Ньютона. 2$. Но если вам интересно, откуда они берутся, вы можете использовать исчисление, чтобы вывести их. 92 + \Delta x_0$$

Но если вы не знаете математических вычислений, нарисуйте линейный график скорость-время. Начните с числа и нарисуйте прямую линию. Теперь вычислите формулу площади под графиком скорость-время. У вас будет площадь прямоугольника плюс площадь треугольника.

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Назовите три закона Ньютона и обсудите их значение. – Физика

Первый закон:

Каждый объект продолжает находиться в состоянии покоя или равномерного движения (с постоянной скоростью), если на него не действует внешняя сила.

Второй закон:

Сила, действующая на объект, равна скорости изменения его импульса

Третий закон:

На каждое действие существует равная и противоположная реакция.

Значение законов Ньютона:

1. Законы Ньютона являются векторными законами. Уравнение `overlineF = moverlinea` является векторным уравнением и по существу равно трем скалярным уравнениям. В декартовых координатах это уравнение можно записать как `F_xhati + F_yhatj + F_zhatj = ma_xhati + ma_yhatj + ma_zhatj`

Сравнивая обе стороны, получаем три скалярных уравнения:

F _x  = ma _x Ускорение в направлении x зависит только от составляющей силы, действующей в направлении x.
F _y  = ma _y Ускорение в направлении y зависит только от составляющей силы, действующей в направлении y.
F _z  = ma _z Ускорение в направлении z зависит только от составляющей силы, действующей в направлении z.
Из приведенных выше уравнений мы можем сделать вывод, что сила, действующая в направлении y, не может изменить ускорение в направлении x. Точно так же F _z  не может повлиять на _y  и _x . Это понимание необходимо для решения проблем.

2. Ускорение, испытываемое телом в момент времени t, зависит от силы, действующей на тело в этот момент времени. Оно не зависит от силы, действовавшей на тело до момента времени t. Это можно выразить как `overlineF(t) = moverlinea(t)`

Ускорение объекта не зависит от предыдущей истории силы. Например, когда спин-боулер или быстрый боулер бросает мяч игроку с битой, как только мяч покидает руку боулера, он испытывает только силу гравитации и силу трения о воздух. Ускорение мяча не зависит от того, как мяч был подан (с меньшей или большей скоростью).

3. В общем случае направление силы может отличаться от направления движения. Хотя в некоторых случаях объект может двигаться в том же направлении, что и направление силы, это не всегда так. Несколько примеров приведены ниже.

Случай 1:

Сила и движение в одном направлении:
Когда яблоко падает на Землю, направление движения (направление скорости) яблока и силы совпадают, как показано на рисунке. на рисунке.

(a) Сила и движение в одном направлении

Случай 2:

Сила и движение не в одном направлении:
Луна испытывает силу, направленную на Землю. Но на самом деле он движется по эллиптической орбите. В этом случае направление силы отличается от направления движения, как показано на рисунке.

(b) Луна, вращающаяся по эллиптической орбите вокруг Земли

Случай 3:

Сила и движение в противоположном направлении:
Если объект брошен вертикально вверх, направление движения вверх, но гравитационная сила направлена ​​вниз, как показано на рисунке.

(c) Сила и направление движения противоположны

Случай 4:

Нулевая результирующая сила, но есть движение:
Когда капля дождя отрывается от облака, на нее действует как нисходящая гравитационная сила, так и восходящая сила сопротивления воздуха. По мере того, как он опускается к Земле, восходящая сила сопротивления воздуха увеличивается, и через определенное время восходящая сила сопротивления воздуха нейтрализует нисходящую гравитацию. С этого момента капля дождя движется с постоянной скоростью, пока не коснется поверхности Земли. Следовательно, капля дождя движется с нулевой результирующей силой, следовательно, с нулевым ускорением, но с ненулевой конечной скоростью. Он показан на рисунке.

(d) Нулевая результирующая сила и ненулевая конечная скорость

4. Если на одно и то же тело действуют несколько сил `vecF_1, vecF_2, vecF_3,……vecF_n`, то `vecF_”net”`) эквивалентен векторной сумме отдельных сил. Их результирующая сила обеспечивает ускорение.
`vecF_”net” = vecF_1 + vecF_2 + vecF_3 + …… + vecF_n`

Векторное сложение сил

Второй закон Ньютона для этого случая –  92)`

Из этого выражения мы можем заключить, что второй закон Ньютона в основном представляет собой обыкновенное дифференциальное уравнение второго порядка, и всякий раз, когда вторая производная вектора положения не равна нулю, на тело должна действовать сила.

6. Если на тело не действует никакая сила, то второй закон Ньютона m = `(dvecv)/dt` = 0
. Отсюда следует, что `overlinev` = константа. По сути, это первый закон Ньютона. Это означает, что второй закон согласуется с первым законом. Однако не следует думать, что это сведение второго закона к первому, когда на объект не действует никакая сила. Первый и второй законы Ньютона являются независимыми законами. Они могут быть внутренне согласованы друг с другом, но не могут быть производными друг от друга.