§ 3. Сила, второй закон Ньютона — ЗФТШ, МФТИ
Сила является мерой взаимодействия (взаимного действия). Если действие велико (мало), то говорят о большой (малой) силе. Сила обозначается буквой `F` (первая буква слова force).
При взаимодействии чем больше сила, тем больше ускорение тела, на которое эта сила действует. Следовательно, ускорение прямо пропорционально действующей силе: `a~F`.
Но уже говорилось о том, что ускорение зависит от массы тела: `a~1/m`.
Обобщая эти зависимости получим:
Теперь рассмотрим свойства силы, устанавливаемые опытным путём:
Из приведённых свойств силы следует, как обобщение опытных фактов, второй закон Ньютона:
Данное выражение можно представить и в другой форме: так как `veca=(vecv_”к”-vecv_0)/t`, то второй закон Ньютона примет вид: `sumvecF=m(vecv_”к”-vecv_0)/t`.
Произведение массы тела и его скорости называют импульсом тела: `vecp=mvecv`,
тогда получим новое выражение для второго закона Ньютона:
Из второго закона в частности следует, что ускорение тела, подвергающегося действию нескольких сил, равно сумме ускорений, сообщаемых каждой силой:
Первая форма записи второго закона `(sumvecF=mveca)` справедлива только при малых скоростях по сравнению со скоростью света.
И, разумеется, выполняется второй закон Ньютона только в инерциальных системах отсчёта. Также следует отметить, что второй закон Ньютона справедлив для тел неизменной массы, конечных размеров и движущихся поступательно.
Второе (импульсное) выражение имеет более общий характер и справедливо при любых скоростях.
Как правило, в школьном курсе физики сила со временем не меняется. Однако последняя импульсная форма записи позволяет учесть зависимость силы от времени, и тогда изменение импульса тела будет найдено с помощью определённого интеграла на исследуемом интервале времени. В более простых случаях (сила изменяется со временем по линейному закону) можно брать среднее значение силы.
Иногда очень полезно знать, что произведение `vecF*t` называют импульсом силы, и его значение `vecF*t=Deltavecp` равно изменению импульса тела.
Для постоянной силы на графике зависимости силы от времени можем получить, что площадь фигуры под графиком равна изменению импульса (рис.
5).
Но даже если сила будет изменяться со временем, то и в этом случае, разбивая время на малые интервалы `Deltat` такие, что величина силы на этом интервале остаётся неизменной (рис. 6), а потом, суммируя полученные «столбики», получим:
В наблюдаемых природных явлениях сила, как правило, меняется со временем. Мы же часто, применяя простые модели процессов, считаем силы постоянными. Сама же возможность использования простых моделей появляется из возможности подсчёта средней силы, т. е. такой постоянной силы, у которой площадь под графиком от времени будет равна площади под графиком реальной силы.
Следует добавить ещё одно очень важное следствие второго закона Ньютона, связанное с равенством инертной и гравитационной масс.
Законы механики Ньютона кратко определение и формулы силы в механике (10 класс)
4.1
Средняя оценка: 4.1
Всего получено оценок: 145.
4.1
Средняя оценка: 4.1
Всего получено оценок: 145.
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.
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».
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.
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.
Зарема Магомедова
5/5
Оценка доклада
4.1
Средняя оценка: 4.1
Всего получено оценок: 145.
А какая ваша оценка?
Технический уголок BSMS / CAD: Законы движения Ньютона
В Англии жил парень по имени Сэр Исаак Ньютон .
Немного душный, с плохой прической, но вполне интеллигентный парень. Он работал над разработкой исчисления и физики одновременно. В ходе своей работы он выдвинул три основные идеи, применимые к физике большинства движений (НЕ к современной физике). Идеи проверялись и проверялись столько раз на протяжении многих лет, что ученые теперь называют их Три закона движения Ньютона .
Первый закон гласит, что объект в покое имеет тенденцию оставаться в покое, а объект в движении стремится оставаться в движении с тем же направлением и скоростью. Движение (или отсутствие движения) не может измениться без действия неуравновешенной силы. Если с вами ничего не происходит и ничего не происходит, вы никогда никуда не пойдете. Если вы идете в определенном направлении, пока с вами ничего не случится, вы всегда будете идти в этом направлении. Навсегда.
Вы можете увидеть хорошие примеры этой идеи, когда посмотрите видеозапись астронавтов .
Вы когда-нибудь замечали, что их инструменты плавают? Их можно просто разместить в пространстве, и они останутся на одном месте. Нет никакой мешающей силы, которая могла бы изменить эту ситуацию. То же самое верно, когда они бросают предметы на камеру. Эти объекты движутся по прямой линии. Если бы они что-то бросили во время выхода в открытый космос, этот объект продолжал бы двигаться в том же направлении и с той же скоростью, если бы ему не мешали; например, если гравитация планеты притягивает ее (Примечание: это действительно очень простой способ описать большую идею. Вы узнаете все настоящие детали — и математику — когда начнете посещать более сложные занятия по физике).
Второй закон гласит, что ускорение объекта, создаваемое чистой (суммарной) приложенной силой, прямо связано с величиной силы, имеет то же направление, что и сила, и обратно пропорционально массе. объекта (инверсия – это значение, которое больше другого числа… инверсия 2 равна 1/2).
Второй закон показывает, что если вы приложите одинаковую силу к двум объектам разной массы, вы получите разные ускорения (изменения в движении). Эффект (ускорение) на меньшей массе будет больше (заметнее). Влияние силы в 10 ньютонов на бейсбольный мяч будет намного больше, чем та же сила, действующая на грузовик. Разница в эффекте (ускорении) полностью обусловлена разницей в их массах.
Третий закон гласит, что на каждое действие (силу) существует равное и противоположное противодействие (сила). Силы находятся парами. Вспомните время, когда вы сидите в кресле. Ваше тело прилагает силу вниз, и этот стул должен прилагать равную силу вверх, иначе стул рухнет. Это вопрос симметрии. Действующие силы встречают другие силы в противоположном направлении. Есть также пример стрельбы пушечным ядром. Когда пушечное ядро летит по воздуху (при взрыве), пушка отталкивается назад. Сила, выталкивающая шар, была равна силе, толкающей пушку назад, но влияние на пушку менее заметно, поскольку она имеет гораздо большую массу.
Этот пример похож на удар ногой, когда пуля стреляет вперед.
Движение Волнение
Когда вы подбрасываете футбольный мяч в воздух, почему он снова падает? Разве это не должно продолжаться?
Ключевые слова: механика, Ньютон, ускорение, сила, инерция, кинетическая энергия, масса, потенциальная энергия, законы движения, движение движение, описываемое тремя законами движения Ньютона. Они приобретают практический опыт работы с концепциями сил, изменений в движении, действиях и противодействиях. В рамках соответствующей деятельности по повышению грамотности учащиеся разрабатывают поведенческий опрос и изучают базовый протокол для первичного исследования, разработки опроса и написания отчета.
Инженерное соединение:
Изменившие правила игры идеи для обучения законам Ньютона 1, 2, 3 GO
Вот я снова, пишу о предмете, который должен был вырасти во мне, и это включает в себя законы Ньютона 1, 2 , и 3! Бомба правды… не каждый предмет, который вы преподаете, будет вашим любимым.
Но точно так же, как вы пытаетесь заинтересовать своих учеников тем, чему вы учите, потому что ЗНАЕТЕ, что если они действительно выучат это, они полюбят это, то же самое относится и к учителю.
Видите ли, до колледжа у меня никогда не было хорошего учителя физики, и даже тогда у меня был только один класс. Только когда я начал преподавать и узнавать обо всех удивительных вещах, которые вы можете делать с законами Ньютона, это действительно стало тем, чему мне нравится учить!
Действительно, законы Ньютона объясняют движение вещей вокруг нас. Это последовательные правила, которые помогли обществу делать удивительные вещи!
Итак, приступим к обучению с WOW Factor!
Продолжайте читать, чтобы узнать больше о законах Ньютона!Законы движения Ньютона 1 2 3
Прежде всего, что такое закон Ньютона? Каковы три закона движения?
Что такое Закон Ньютона 1
st Движения? Что такое закон Ньютона 1 st ? Первый закон гласит, что объект в состоянии покоя остается в покое, пока на него не действует неуравновешенная сила, а объект в движении остается в движении, пока на него не действует неуравновешенная сила.
Его также называют законом инерции. Инерция есть свойство материи. Инерция — это тенденция объекта продолжать делать то, что он делает. Чем больше масса объекта, тем больше у него инерции.
Назовите некоторые из законов движения Ньютона 1 st примеры:
- книга лежит на столе, пока ее не поднимут
- машина будет двигаться, пока не столкнется с внешней стороной,
- удар ногой по футбольному мячу, сила трения заставит его остановиться.
Что такое Закон Ньютона 2
и Движения?Уравнение сила = масса x ускорение может быть использовано для объяснения второго закона Ньютона. Если вы умножите массу и ускорение объекта, вы получите силу, действующую на объект. Для прямо пропорционально ускорению.
Чтобы что-то ускорить, нужно применить силу. Чем больше масса объекта, тем больше силы потребуется для его перемещения. Чем больше сила приложена к объекту, тем быстрее он будет ускоряться.
Назовите несколько примеров закона Ньютона 2
- Для шара для боулинга требуется больше силы, чем для теннисного мяча.
- Другой пример связан с тележкой для покупок. Если вы используете ту же силу, чтобы толкать пустую машину для покупок, как и полную машину для покупок, пустая машина для покупок будет сильно ускоряться, потому что у нее меньше массы.
Что такое Закон Ньютона 3
rd Движения?Закон Ньютона 3 rd — это закон действия-противодействия. На каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Если вы прикладываете силу к объекту, он оказывает обратное действие.
- Например, при запуске ракеты топливо сгорает, создавая толчок, толкая его вверх в воздух.
- Также этот закон позволяет птицам летать.
Познакомьте учащихся с законами Ньютона 1, 2 и 3
Я верю в “крючок” для обучения всему. Конечно, я люблю науку и готов учиться всему, но не все ваши ученики такие. Может быть, у них был плохой учитель естественных наук в прошлом или, может быть, у них просто был плохой день.
Несмотря ни на что, вы должны заинтересовать их.
Как только вы это сделаете, преподавание станет намного проще, потому что они ХОТЯТ исследовать больше.
- Одна из идей, чтобы пробудить их интерес, — собрать несколько шаров для пула или даже шариков и разложить их на одеяле — на полу или на столе. Затем начните катать их, позволяя им ударить друг друга. Делайте это с разной силой и пусть ваши ученики увидят, что получится. Спросите их, что они замечают. Почему шарики двигаются именно так? Был ли когда-нибудь случай, когда один мяч ударялся о другой, а тот не двигался? Начните дискуссию и посмотрите, что они скажут.
- Другой идеей было бы взять коробку. Я знаю, что у вас есть один дома со всеми онлайн-покупками, которые вы делаете! Я уверен! Наймите добровольцев из класса и попросите их продемонстрировать законы Ньютона, даже не подозревая, что они это делают.
Сначала положите коробку на землю и попросите их толкнуть или потянуть коробку.
Пусть класс объяснит, что произошло.
Во-вторых, попросите ученика толкнуть коробку так сильно, как он может, а затем как можно легче.
В-третьих, пусть они снова толкнут коробку, а затем попытаются толкнуть стену.
Начните обсуждение со своими учениками и попросите их объяснить, что они видели. После того, как они изучат законы Ньютона, вернитесь к ним.
- Примеры из реальной жизни: Другой вариант — просто пойти ва-банк, но заинтересовать их видео. В этом видео уже рассказывается о законах, но есть несколько отличных примеров из реальной жизни.
После того, как ваши ученики увлеклись, пришло время глубже погрузиться в содержание и изучить материал. Цифровые интерактивные уроки — один из моих любимых способов представить контент учащимся средней школы. Они отлично подходят для самостоятельного обучения или даже прямого обучения.
Их волшебная сила заключается в том, что они помогают снизить когнитивную нагрузку, используя 7 шагов, чтобы помочь учащимся запомнить информацию.
Этот специальный цифровой интерактивный урок — увлекательный способ научить законам Ньютона, прежде чем вы погрузитесь в практические занятия.
Этот урок посвящен закону Ньютона 1 st , закону Ньютона 2 nd , закону Ньютона 3 rd , силе, чистой силе, массе, ускорению, сэру Исааку Ньютону, единице СИ Ньютона, инерции, F=ma , действие-реакция, примеры каждого закона и многое другое!
Цифровые интерактивные уроки так здорово вовлекают учащихся! Они даже не поймут, что учатся!
Пародии Ньютона Лоу
После того, как учащиеся ознакомились с сутью урока, пришло время погрузиться в него и применить полученные знания. Одной из вещей, которые они могут сделать, будет создание пародий на основе законов Ньютона!
Это весело, потому что вы можете открывать темы для того, что их интересует. Может быть, они любят футбол, может быть, они любят готовить, может быть, они любят танцевать.
Кто знает!
Дайте им возможность выбрать тему и попросите их создать на ее основе сценку, демонстрирующую все три закона движения Ньютона.
В зависимости от времени:
- Вы можете попросить их ПРОСТО написать пародию!
- Вы можете попросить их разыграть пародию перед классом.
- Вы можете попросить их записать на видео свою пародию.
- Вы можете использовать зеленый экран, чтобы сделать целую постановку их пародии!
Варианты безграничны!
Испытание с каплей яйца
Это ВЕЛИКОЛЕПНОЕ испытание, которое нужно выполнить после изучения законов Ньютона или просто физического раздела в целом.
STEM берет верх, и задача с падением яиц — это прекрасный способ, чтобы ваши учащиеся прошли процесс инженерного проектирования, применяя свои знания о законах Ньютона 1 2 3.
Учащиеся могут использовать концепции для разработки прототипа контейнера, который защитит сырое яйцо от разрушения.
Вы можете предоставить такие материалы, как воздушные шары, скотч, соломинки, чашки, ершики для труб, пузырчатую пленку, бумагу и пакеты.