1.2. Законы ньютона
1.2.1. Формулировка законов
До сих пор мы пользовались статическим определением силы, полученным на основе уравновешивания сил, приложенных к телу, с помощью силы, возникающей от динамометра. Опыт показывает, что если сумма всех сил, приложенных к телу, не равна нулю, то тело придет в движение. Для изучения динамических свойств силы мы должны обратиться к законам Ньютона.
Первый закон. Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не вынуждается приложенными силами изменить это состояние. Современную формулировку этого закона следует повторить еще раз:
Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых свободное тело находится в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения.
Второй закон. Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой действует эта сила.
Третий закон. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иными словами, взаимодействия двух тел равны между собой и направлены в противоположные стороны.
Определение. Под количеством движения понимается векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость
(1.2.1)
где 
(1.2.2)
Из (1.2.2) видно, что при равенстве суммы сил нулю скорость тела будет постоянной, т. е. мы приходим к математической формулировке первого закона. Однако ни в коей мере нельзя полагать, что все физическое содержание первого закона является тривиальным следствием второго закона. Мы воспользовались гелиоцентрической системой отсчета, в которой всякая сила — есть результат воздействия на данное тело какого-то другого тела. Чтобы это было очевидно, рассмотрим следующий пример.
Пример. Представьте себе, что вы находитесь в закрытом вагоне поезда, идущего плавно по рельсам. К потолку вагона прикреплен с помощью нити шарик (рис. 1.2.1). Другой шарик находится на идеально гладком полу. Вы наблюдаете, что нить расположена вертикально относительно пола, другой шарик покоится на полу. Сами вы чувствуете себя спокойно. Вдруг вы замечаете, что нить отклонилась от вертикали, шарик на полу пришел в движение. Вы же сами стали испытывать некоторые ощущения и предпринимаете определенные усилия, чтобы удержаться в кресле. С вашей точки зрения (в системе отсчета, связанной с вагоном) шарик на полу пришел в движение. Задайте себе вопрос: если сила, действующая на тело, есть результат воздействия на это тело какого-то другого тела, то какое тело
Рис. 1.2.1. Рассматриваемая экспериментальная ситуация
В то же время с точки зрения наблюдателя, находящегося на платформе, все обстоит достаточно просто. Он видит (измеряет), что вагон движется с ускорением и, следовательно, результирующая сила, действующая на висящий шарик, должна быть направлена в сторону ускорения вагона. Именно поэтому нить и отклонится от положения равновесия, а шарик на идеально гладком полу в этой системе остается
Вернемся ко второму закону Ньютона. В школьном курсе физики этот закон обычно дается в виде:
studfiles.net
2. Три закона Ньютона Первый закон Ньютона
Наблюдения и опыт показывают, что тела получают ускорение относительно Земли, т. е. изменяют свою скорость относительно Земли, только при действии на них других тел.
Представим себе, что пробка воздушного «пистолета» приходит в движении под действием газа, сжимаемого выдвигаемым поршнем, т.е. получается такая последовательная цепочка сил:
Сила, приводящая в движение поршень => Сила поршня, сжимающая газ в цилиндре => Сила газа, приводящая в движение пробку.
В этом и других подобных случаях изменение скорости, т.е. возникновение ускорения, есть результат действие сил на данное тело других тел.
Если же на тело не будут действовать силы (или силы будут скомпенсированным, т.е. ), то тело будет оставаться в покое (относительно Земли), либо двигаться равномерно и прямолинейно, т.е. без ускорения.
На основе этого позволило установить первый закон Ньютона, который чаще называют закон инерции:
Существуют такие инерциальные системы отсчета, относительно которых, тело покоится (частный случай движения) или движется равномерно и прямолинейно, если на тело не действуют силы или действия этих сил скомпенсировано.
Проверить простыми опытами данный закон практически невозможно, потому что невозможно полностью устранить действие всех окружающих сил, особенно действие трения.
Тщательные опыты по изучению движения тел были впервые произведены итальянским физиком Галилеем Галилео в конце XVI и начале XVII веков. Позже более подробнее этот закон был описан Исааком Ньютоном, поэтому в честь него и был назван этот закон.
Подобные проявления инерции тел широко используются в быту и технике. Встряхивание пыльной тряпки, «сбрасывания» столбика ртути в термометре.
Второй закон Ньютона
Различные опыты показывают, что ускорения совпадает с направлением силы, вызывающее это ускорение. Поэтому, можно сформулировать закон зависимости сил приложенных к телу от ускорения:
В инерциальной системе отсчёта произведение массы и ускорение равно равнодействующей силы (равнодействующая сила – геометрическая сумма всех сил, приложенных к телу)
Масса тела, является коэффициентом пропорциональности данной зависимости. По определению ускорения () запишем закон в иной форме, а далее получается, что в числители правой части равенства является изменение импульса Δp, поскольку Δp=mΔv
Значит, второй закон можно записать в такой виде:
В таком виде Ньютон и записал свой второй закон.
Данный закон действителен только для скоростей, много меньших скорости света и в инерциальных системах отсчёта.
Третьей закон Ньютона
При соударении двух тел изменяют свою скорость, т.е. получают ускорения оба тела. Земля притягивает Луну и заставляет ее двигаться по криволинейной траектории; в свою же очередь Луна также притягивает Землю (сила всемирного тяготения).
Эти примеры показывают, что силы всегда возникают парами: если одно тело действует с силой на другое, то и второе тело действует на первое с такой же силой. Все силы носят взаимный характер.
Тогда можно сформулировать третий закон Ньютона:
Тела попарно действуют друг на друга с силами, направленными вдоль прямой, равными по модулю и противоположными по направлению.
Часто этот закон называют трудным законом, т.к. не понимают смысл этот закон. Для простоты понимания закона можно переформулировать данный закон («Действие равно противодействию») на «Сила, противодействующая равна силе действующей», так как эти силы приложены к разным телам.
Даже падение тел строго подчиняется закону противодействия. Яблоко надает на Землю оттого, что его притягивает земной шар; но точно с такой же силой и яблоко притягивает к себе всю нашу планету.
Для силы Лоренца третий закон Ньютона не выполняется.
3. Закон изменения и сохранения полной механической энергии
Полной механической энергией системы тел называется сумма кинетической и потенциальной энергий:
E = Eк + Eп.
Какие причины могут изменить полную механическую энергию?
Рассмотрим систему тел, в которой действуют следующие силы:
fпот.с. – внутренняя потенциальная сила; | |
fнепот.с. – внутренняя непотенциальная сила; | |
Fвнеш.с. – внешняя сила. |
Изменение кинетической энергии системы равно суммарной работе всех сил, действующих на тела этой системы (см. тему 3):
Eк = Aпот.с.+ Aнепот.с.+ Aвнеш.с. (1)
Изменение потенциальной энергии системы равно работе потенциальных сил с обратным знаком (см. тему 4):
Eп = – Aпот.с. (2)
Очевидно, что изменение полной механической энергии равно:
E = Eп +Eк (3)
Из уравнений (1-3) получим, что изменение полной механической энергии равно суммарной работе всех внешних сил и внутренних непотенциальных сил. Eк = Aвнеш.с.+ Aнепот.с. (4)
Формула (4) представляет из себя закон изменения полной механической энергии системы тел.
Существует 2 причины изменения энергии системы:
действие внешних сил; | |
действие внутренних непотенциальных сил. |
Очевидно, что полная механическая энергия замкнутой системы, в которой действуют только потенциальные силы, не изменяется при любых перемещениях тел. Это утверждение называется законом сохранения механической энергии.
Пример. Рассмотрим
движение груза на пружине (гармоническое
колебание). По мере деформации пружины
кинетическая энергия системы “груз-пружина”
переходит в потенциальную и наоборот
(см. рис. 2, 3). Используя уравнение
гармонических колебаний и вычислив
выражения для кинетической и потенциальной
энергий, можно показать, что полная
механическая энергия системы “груз-пружина”
в любой момент времени остается
постоянной. Ее значение равно максимально
возможному значению потенциальной
энергии E
= k*A2/2.
4. Закон изменения и сохранения углового момента (момента импульса)
studfiles.net
Дайте определение всем 3-м законам Ньютона + желательно с 2 примерами для каждого закона
Первый закон НьютонаПервый закон Ньютона постулирует наличие такого явления, как Инерция тел, то есть свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Поэтому он также известен как Закон инерции.
Современная формулировка
Существуют такие системы отсчёта, относительно которых материальная точка, при отсутствии внешних воздействий, сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.
Такие системы отсчёта называются инерциальными.
Второй закон Ньютона
Основная статья: Второй закон Ньютона
Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО) .
Второй закон Ньютона утверждает, что
В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.
При подходящем выборе единиц измерения, этот закон можно записать в виде формулы:
где — ускорение материальной точки;
— сила, приложенная к материальной точке;
m — масса материальной точки.
Или в более известном виде:
В случае, когда масса материальной точки меняется со временем, второй закон Ньютона формулируется с использованием понятия импульс:
В инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса материальной точки равна действующей на неё силе.
где — импульс точки,
где — скорость точки;
t — время;
— производная импульса по времени.
Когда на тело действуют несколько сил, с учётом принципа суперпозиции второй закон Ньютона записывается:
или
Второй закон Ньютона действителен только для скоростей, много меньших скорости света и в инерциальных системах отсчёта. Для скоростей, приближенных к скорости света, используются законы теории относительности.
Нельзя рассматривать частный случай (при ) второго закона как эквивалент первого, так как первый закон постулирует существование ИСО, а второй формулируется уже в ИСО.
Третий закон Ньютона
Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел. Первое тело может действовать на второе с некоторой силой, а второе — на первое с силой . Как соотносятся силы? Третий закон Ньютона утверждает: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а потому вовсе не компенсируются.
Современная формулировка
Тела попарно действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей центры масс этих тел (абсолютно-твердые тела) , равными по модулю и противоположными по направлению:
Закон отражает принцип парного взаимодействия. То есть все силы в природе рождаются парами.
otvet.mail.ru
Законы ньютона 1 2 3 кратко определение
Подробно о втором законе Ньютона в физике: определение, формулировка, все формулы и примеры решения задач. Сила, масса, ускорение. Опорные конспекты по электростатике и постоянному току Н.А. Динамика, школьная физика. Третий закон Ньютона формула: F1 -F2. Основу динамики составляют три закона Ньютона, которые справедливы для макроскопических тел, скорость движения которых много меньше скорости движения света в вакууме.Если на тело одновременно действуют несколько сил (например,F1,F2 и F3) то под силой в формуле Законы Ньютона 1.2.3 кратко. Контрольные вопросы: 1. 3 закона Ньютона определения и формулы.Законы Ньютона по физике. Второй закон Ньютона формулируется следующим образом: Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе .
Законы ньютона 1 2 3 кратко определение
Внимание Оглавление:- Математические начала натуральной философии»
- Законы ньютона 1 2 3 кратко определение
- Второй закон Ньютона
- Первый закон ньютона
- Физика в конспектах
- Законы механики Ньютона
- Третий закон Ньютона
Математические начала натуральной философии» Ньютон был современником Петра 1 и Людовика XIV. Окончив университет, Ньютон получил ученое звание бакалавра, затем магистра. С 1669 года стал во главе кафедры физики и математики в Кембриджском университете.
Внешне жизнь Ньютона протекала спокойно, мирно и однообразно. Но ее заполняли непрестанный труд, математические изыскания, физические и химические опыты, вызывавшие восхищение его современников. С высокой степенью точности инерциальной системой считается система отсчета, связанная с Солнцем (гелиоцентрическая).
Струя газа, вырывающаяся из сопла, толкает самолет в противоположную сторону. Комментарии преподавателя. формулу (2. 3) на с. Рис. Формулировка. Проанализировав огромную совокупность опытных данных, Ньютон нашел простую связь между силой и ускорением: Третий закон Ньютона.
Сам Ньютон сформулировал закон такТретий закон Ньютона. От чего зависит простота или сложность математического описания движения в различных СО? Даем определение третьего закона Ньютона, а также формулу.Третий закон Ньютона. Законы Ньютона являются аксиомами классической ньютоновской механики.
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».По третьему закону Ньютона. Третий закон Ньютона. Третий закон Ньютона. F12 — F21 Силы, о которых идет речь в третьем законе Ньютона 1.
One more step
ВажноСвойстве сил, с которыми тела взаимодействуют друг с другом:– эти силы обусловлены одним и тем же взаимодействием и поэтому имеют одну и ту же физическую природу;– эти силы направлены вдоль одной прямой;– эти силы приложены к разным телам и поэтому не могут уравновешивать друг друга. Примеры проявления третьего закона Ньютона Когда камень падает на Землю, на него действует сила тяжести 1 со стороны Земли, а на Землю – сила 2 притяжения со стороны камня (рис. 13.7, для наглядности масштаб не соблюден). Обе эти силы относятся к силам всемирного тяготения.
? 8. Согласно третьему закону Ньютона F1 = F2. Почему же ускорение камня заметно, а ускорение Земли – нет? Когда камень лежит на Земле, на него кроме силы тяжести, которую будем обозначать теперь т, действует еще направленная вверх сила давлениясо стороны опоры (рис. 13.8, а).Формулы 1 2 и 3 закона ньютона
Если рассматриваемое время движения невелико, то инерциальной можно считать систему отсчета, связанную с Землей (геоцентрическая). Пример. В качестве примера выполнения 1 закона Ньютона можно рассмотреть движение парашютиста (см. рис. 2). Он равномерно приближается Он утверждает, что существуют такие системы отсчета, в которых любое тело, что не подверглось воздействию внешних сил, сохраняет состояние покоя или прямолинейного равномерного движения.
Закон говорит, что в этой же системе любые другие свободные тела должны вести себя абсолютно одинаково. Состояние покоя или равномерного движения являются вполне равноправными и не требуют объяснения. Любая система, которая находится в поступательном движении, прямолинейно и равномерно по отношению к инерциальной также является инерциальной.
Три закона ньютона
Сила — причина ускорения тел (в инерциальной системе отсчета). Сила — это векторная физическая величина, являющаяся мерой ускорения, приобретаемого телами при взаимодействии. Если равнодействующая сила НЕ равна нулю, то тело движется равноускоренно.
Собственно именно эта сила является причиной неравномерного движения. Направление равнодействующей силы всегда совпадает по направлению с вектором ускорения. Когда требуется изобразить силы, действующие на тело, при этом тело движется равноускоренно, значит в направлении ускорения действующая сила длиннее противоположной.
Физика в конспектах Если тело является абсолютно твердым . то точку приложения силы можно перемещать вдоль линии действия силы в пределах тела. Импульс — векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость: p → = m v → <\displaystyle</\displaystyle<\vec</\vec =m<\vec</\vec .
2.1.1. законы ньютона
Первый закон ньютона на которое не действуют никакие тела. Так как движение и покой относительны, в различных системах отсчета движение изолированного тела будет разным. В одной системе отсчета тело может находиться в покое или двигаться с постоянной скоростью, в другой системе это же тело может двигаться с ускорением. Существуют такие системы отсчета, относительно которых изолированные поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость неизменной по модулю и направлению. Свойство тел сохранять свою скорость при отсутствии действия на него других тел называется инерцией . Взаимодействия отличаются друг от друга и количественно, и качественно. Например, ясно, что чем больше деформируется пружина, тем больше взаимодействие ее витков. Или чем ближе два одноименных заряда, тем сильнее они будут притягиваться. В простейших случаях взаимодействия количественной характеристикой является сила.
Законы ньютона
Второй закон Ньютона говорит, что причиной изменения скорости тел, которые находятся в состоянии равномерного движения, может изменить свою скорость только при воздействии посторонних тел. Законы ньютона 1 2 3 кратко определение При формулировке закона инерции И. Ньютон опирался на труды Г. Галилея, который первым понял ошибочность утверждения, что тело, на которое ничто не действует, может только покоиться.
Галилей показал, что такое тело может либо покоиться, либо двигаться с постоянной скоростью. Второй закон Ньютона: под действием силы F тело массой т приобретает такое ускорение а, что произведение массы на ускорение будет равно действующей силе, т. Второй закон Ньютона Только пакеты берите покрепче. А теперь примерно с одинаковой силой по очереди резко поднимите оба пакета вверх.
Вы увидите, что легкий пакет практически взлетит, а вот тяжелый перемещаться будет намного медленнее.
Второй закон ньютона
Законы Ньютона — три закона, лежащие в основе классической механики и позволяющие записать уравнения движения для любой механической системыПри подходящем выборе единиц измерения, этот закон можно записать в виде формулы Законы Ньютона — три закона, лежащие в основе классической механики и позволяющие записать уравнения движения для любой механической системы, если известны силовые взаимодействия для составляющих её тел. Приведите примеры проявления 3 закона Ньютона. Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. е. Формула. При подходящем выборе единиц измерения, этот закон можно записать в виде формулы: Fma, где F — сила, приложенная к материальной точке а — ускорениеТретий закон Ньютона: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия.
Нобелевская премия по физике — 2017
Законы Ньютона являются аксиомами классической ньютоновской механики. Третий закон Ньютона Третий закон Ньютона — физический закон, в соответствии с которым: Силы взаимодействия двух материальных точек в инерциальной системе отсчета: — равныПри подходящем выборе единиц измерения, этот закон можно записать в виде формулы: aF/m. Каковы границы применимости всех законов Ньютона?Вы находитесь на странице вопроса «ВИРУЧИТЕ ПЛИИЗЗ формулы 1, 2, 3 законов Ньютона и их формулировка», категории «физика».
Силы, с которыми тела взаимодействуют друг с другом, равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны.
Новые алгоритмы многомерной медицины
Но он не выполняется, например, в системе отсчета, связанной с тормозящим автобусом: при резком торможении пассажиры отклоняются вперед, хотя на них не действуют направленные вперед силы.Системы отсчета, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными. Инерциальных систем отсчета бесконечно много. Ведь если некоторая система отсчета является инерциальной, то инерциальной будет любая другая система отсчета, движущаяся относительно нее прямолинейно и равномерно. Сформулируем теперь первый закон Ньютона с указанием систем отсчета, в которых он выполняется.
Существуют системы отсчета (называемые инерциальными), относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы.
vtsud.ru
Законы ньютона 1 2 3 кратко определение
На основании этого и подобных опытов Галилей открыл закон инерции: если на тело не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы, то тлело движется равномерно и прямолинейно или покоится. Сохранение скорости тела, когда на него не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы, называют явлением инерции. ? 1. Почему при встряхивании мокрого зонта с него слетают капли воды? Особенно красиво смотрится явление инерции в фигурном катании (рис. 13.2). Закон инерции называют также первым законом Ньютона, потому что Ньютон включил его в качестве первого закона в систему трех законов динамики, которые называют «тремя законами Ньютона». Инерциальные системы отсчета Закон инерции выполняется с хорошей точностью в системе отсчета, связанной с Землей.
Законы ньютона кратко и понятно: формулировки и примеры
По третьему закону Ньютона Из формул (8) и (9) следует: Итак, вес покоящегося тела равен действующей на это тело силе тяжести. Однако несмотря на это вес и сила тяжести существенно отличаются друг от друга:– эти силы приложены к разным телам: вес действует на опору или поднес, а сила тяжести – на само тело;– эти силы имеют разную физическую природу: вес – это сила упругости, а сила тяжести – проявление сил всемирного тяготения.
Кроме того, как мы увидим несколько позже (§ 16), вес может быть не равен силе тяжести и даже быть равным нулю. Дополнительные вопросы и задания 9. Ускорение тела в некоторой инерциальной системе отсчета равно 3 м/с2 и направлено вдоль оси x.
Чему равно ускорение этого тела в инерциальной системе отсчета, движущейся относительно заданной со скоростью 4 м/с, направленной вдоль оси y? Есть ли здесь лишние данные? 10.
Три закона ньютона краткое определение 0654 объявление три закона ньютона
Свойстве сил, с которыми тела взаимодействуют друг с другом:– эти силы обусловлены одним и тем же взаимодействием и поэтому имеют одну и ту же физическую природу;– эти силы направлены вдоль одной прямой;– эти силы приложены к разным телам и поэтому не могут уравновешивать друг друга. Примеры проявления третьего закона Ньютона Когда камень падает на Землю, на него действует сила тяжести 1 со стороны Земли, а на Землю – сила 2 притяжения со стороны камня (рис.
13.7, для наглядности масштаб не соблюден). Обе эти силы относятся к силам всемирного тяготения. ? 8. Согласно третьему закону Ньютона F1 = F2. Почему же ускорение камня заметно, а ускорение Земли – нет? Когда камень лежит на Земле, на него кроме силы тяжести, которую будем обозначать теперь т, действует еще направленная вверх сила давлениясо стороны опоры (рис.
13.8, а).
1,2,3 законы ньютона.
Изучать влияние взаимодействия тел на их движение удобнее всего именно в инерциальных системах отсчета, потому что в этих системах отсчета изменение скорости тела обусловлено только действием других тел на это тело. Принцип относительности Галилея Как показывает опыт, во всех инерциальных системах отсчета все механические явления протекают одинаково при одинаковых начальных условиях.
Это утверждение называют принципом относительности Галилея. В справедливости принципа относительности Галилея легко убедиться, сидя в поезде, который плавно движется с постоянной скоростью.
В таком случае все опыты с механическими явлениями, поставленные в вагоне, дадут одинаковые результаты независимо от того, едет поезд или стоит: например, лежащее на столе яблоко будет покоиться, а свободно падающие предметы будут падать вертикально вниз (относительно вагона!).
One more step
Проще говоря, это такая система, для которой выполняется Первый закон Ньютона.
- Пример действия. Представьте себе парашютиста, который движется прямолинейно равномерно к Земле.
Это будет продолжаться до тех пор, пока притяжение к поверхности Земли будет компенсироваться сопротивлением воздуха. Если же сопротивление станет меньше либо больше, то тогда на тело начнёт действовать сила притяжения, и оно станет двигаться прямолинейно равноускоренно. - История открытия.
Существует легенда об открытии этого утверждения. Когда-то Ньютон сидел под деревом, и рядом с ним упало яблоко. Это подтолкнуло его на размышления о том, почему яблоко упало перпендикулярно земле, каковы были причины данного явления.
Законы ньютона
ИнфоПоэтому пассажир может определить, едет поезд или стоит на станции, только посмотрев в окно (рис. 13.3). 2. Второй закон ньютона Равнодействующая Как вы уже знаете из курса физики основной школы, силы – векторные величины: каждая сила характеризуется числовым значением (модулем) и направлением.
ВниманиеСилы измеряют с помощью динамометров. Единицей силы в СИ является 1 ньютон (Н). Определение ньютона мы дадим позже. Если на тело, которое можно считать материальной точкой, действуют несколько сил, то их можно заменить одной силой, которая является векторной суммой этих сил.
Ее называют равнодействующей. На рисунке 13.4 показано, как найти равнодействующую двух сил: а ? 2. К телу приложены две силы, равные по модулю 1 Н и 2 Н.Три закона ньютона
Однако в первом случае (а) скорость шарика совпадает по направлению с этой силой, во втором случае (б) – скорость вначале противоположна силе тяжести, а в третьем (в) – скорость направлена под углом к силе тяжести (например, в верхней точке траектории скорость перпендикулярна силе тяжести). ? 6. Тело равномерно движется по окружности. Чему равен угол между скоростью тела и равнодействующей? ? 7.
Чему равен угол между скоростью автомобиля и равнодействующей приложенных к нему сил, когда автомобиль:а) разгоняется на прямой дороге?б) тормозит на прямой дороге?в) движется равномерно по дуге окружности? 3. Третий закон ньютона Поставим опыт Предложим первокласснику и десятикласснику посоревноваться в перетягивании каната, стоя на скейтбордах: тогда трением между колесами и полом можно пренебречь (схема опыта показана на рисунке 13.6).
Мы увидим, что оба соперника движутся с ускорением.
Отвечая на следующие вопросы, сделайте пояснительные чертежи.а) Какое наименьшее значение может принимать равнодействующая этих сил? Как направлены силы в этом случае?б) Какое наибольшее значение может быть у равнодействующей этих сил? Как направлены силы в атом случае?в) Может ли равнодействующая этих сил быть равной 2 Н? ? 3. К телу приложены две силы, равные по модулю 3 Н и 4 Н.
Может ли их равнодействующая быть равной 5 Н? Если да, то чему в этом случае равен угол между приложенными силами? ? 4. К телу приложены три равные по модулю силы по 1 Н каждая.
Как они должны быть направлены, чтобы:а) равнодействующая была равна 1 Н?б) равнодействующая была равна нулю?в) равнодействующая была равна 2 Н? Масса тела В курсе физики основной школы рассказывалось также об опытах, которые доказывают, что под действием постоянной силы тело движется с постоянным ускорением.
Законы ньютона 1 2 3 кратко определение
Значит, на каждого из них действу другого. Ускорения соперников направлено противоположно, причем ускорение первоклассника намного больше ускорения десятиклассника. Точные опыты, подобные описанном выше, показывают, что модули ускорений обратно пропорциональны массам тел: a1/a2 = m2/m1.
Поскольку ускорения направлены противоположно, Согласно второму закону Ньютона m11 = 1 и m22 = 2, где 1 – сила, действующая на первое тело со стороны второго, а 2 – сила, действующая на второе тело со стороны первого. Из соотношения (5) следует, что 1 = –2. Это и есть третий закон Ньютона.
Тела взаимодействуют друг с другом с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
Но он не выполняется, например, в системе отсчета, связанной с тормозящим автобусом: при резком торможении пассажиры отклоняются вперед, хотя на них не действуют направленные вперед силы.Системы отсчета, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными. Инерциальных систем отсчета бесконечно много. Ведь если некоторая система отсчета является инерциальной, то инерциальной будет любая другая система отсчета, движущаяся относительно нее прямолинейно и равномерно.
Сформулируем теперь первый закон Ньютона с указанием систем отсчета, в которых он выполняется. Существуют системы отсчета (называемые инерциальными), относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы.Говоря простым языком, если равнодействующая всех сил не равна нулю и не меньше нуля, то выполняется данное утверждение. Можно сказать ещё проще, если на тело действует сила, то оно приобретает ускорение.
- Пример действия.
Возьмём бейсбольную биту и мяч. Если ударить битой по мячу, и удар будет сильнее действия всех других сил, то мяч приобретёт ускорение равное отношению равнодействующей всех сил к массе.
- Третий закон Ньютона
- Формулировка. «Тела взаимодействуют друг на друга с силами одинаковой природы, направленными вдоль прямой, которая соединяет центры масс этих тел, а силы равны по модулю и разнонаправленны».
- Трактовка. Это значит, что на каждое действие есть своё противодействие.
- Пример действия.
Более понятно это можно рассмотреть на таком примере: представьте пушку, из которой стреляют ядром.
Раздел механики, в котором изучают, как взаимодействие тел влияет на их движение, называют динамикой. Основные законы динамики открыли итальянский ученый Галилео Галилей и английский ученый Исаак Ньютон.
Вы изучали эти законы в курсе физики основной школы. Напомним их. 1. Первый закон ньютона (закон инерции) Повторим один из опытов, которые поставил итальянский ученый Галилео Галилей. Поставим опытБудем скатывать шар по наклонной плоскости и наблюдать за его дальнейшим движением по горизонтальной поверхности.Если она посыпана песком, шар остановится очень скоро (рис. 13.1, а).Если она покрыта тканью, шар катится значительно дольше (рис. 13.1, б).А вот по стеклу шар катится очень долго (рис.
legeterra.ru
Законы Ньютона – это… Что такое Законы Ньютона?
Зако́ны Ньюто́на — три закона, лежащие в основе классической механики и позволяющие записать уравнения движения для любой механической системы, если известны силовые взаимодействия для составляющих её тел. Впервые в полной мере сформулированы Исааком Ньютоном в книге «Математические начала натуральной философии» (1687 год).
Первый закон Ньютона
Первый закон Ньютона постулирует наличие такого явления, как инерция тел. Поэтому он также известен как Закон инерции. Инерция — это явление сохранения телом скорости движения (и по величине, и по направлению), когда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения тела, на него необходимо подействовать с некоторой силой. Естественно, результат действия одинаковых по величине сил на различные тела будет различным. Таким образом, говорят, что тела обладают инертностью. Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Величина инертности характеризуется массой тела.
Современная формулировка
В современной физике первый закон Ньютона принято формулировать в следующем виде[1]:
Закон верен также в ситуации, когда внешние воздействия присутствуют, но взаимно компенсируются (это следует из 2-го закона Ньютона, так как скомпенсированные силы сообщают телу нулевое суммарное ускорение).
Историческая формулировка
Ньютон в своей книге «Математические начала натуральной философии» сформулировал первый закон механики в следующем виде:
Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. |
С современной точки зрения, такая формулировка неудовлетворительна. Во-первых, термин «тело» следует заменить термином «материальная точка», так как тело конечных размеров в отсутствие внешних сил может совершать и вращательное движение. Во-вторых, и это главное, Ньютон в своём труде опирался на существование абсолютной неподвижной системы отсчёта, то есть абсолютного пространства и времени, а это представление современная физика отвергает. С другой стороны, в произвольной (скажем, вращающейся) системе отсчёта закон инерции неверен. Поэтому ньютоновская формулировка нуждается в уточнениях.
Второй закон Ньютона
Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО).
Современная формулировка
В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе. |
При подходящем выборе единиц измерения, этот закон можно записать в виде формулы:
где — ускорение материальной точки;
— сила, приложенная к материальной точке;
— масса материальной точки.
Или в более известном виде:
В случае, когда масса материальной точки меняется со временем, второй закон Ньютона формулируется с использованием понятия импульс:
В инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса материальной точки равна равнодействующей всех приложенных к ней сил. |
где — импульс точки,
- где — скорость точки;
— время;
— производная импульса по времени.
Когда на тело действуют несколько сил, с учётом принципа суперпозиции второй закон Ньютона записывается:
или
Второй закон Ньютона действителен только для скоростей, много меньших скорости света и в инерциальных системах отсчёта. Для скоростей, приближенных к скорости света, используются законы теории относительности.
Нельзя рассматривать частный случай (при ) второго закона как эквивалент первого, так как первый закон постулирует существование ИСО, а второй формулируется уже в ИСО.
Историческая формулировка
Исходная формулировка Ньютона:
Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует. |
Интересно, что если добавить требование инерциальной системы отсчёта, то в такой формулировке этот закон справедлив даже в релятивистской механике.
Третий закон Ньютона
Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел. Первое тело может действовать на второе с некоторой силой , а второе — на первое с силой . Как соотносятся силы? Третий закон Ньютона утверждает: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а потому вовсе не компенсируются.
Современная формулировка
Материальные точки взаимодействуют друг с другом силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению: |
Закон отражает принцип парного взаимодействия. То есть все силы в природе рождаются парами.
Историческая формулировка
Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе, взаимодействия двух тел друг на друга равны и направлены в противоположные стороны. |
Для силы Лоренца третий закон Ньютона не выполняется. Лишь переформулировав его как закон сохранения импульса в замкнутой системе из частиц и электромагнитного поля, можно восстановить его справедливость[2].
Выводы
Из законов Ньютона сразу же следуют некоторые интересные выводы. Так, третий закон Ньютона говорит, что, как бы тела ни взаимодействовали, они не могут изменить свой суммарный импульс: возникает закон сохранения импульса. Далее, если потребовать, чтобы потенциал взаимодействия двух тел зависел только от модуля разности координат этих тел , то возникает закон сохранения суммарной механической энергии взаимодействующих тел:
Законы Ньютона являются основными законами механики. Из них могут быть выведены уравнения движения механических систем. Однако не все законы механики можно вывести из законов Ньютона. Например, закон всемирного тяготения или закон Гука не являются следствиями трёх законов Ньютона.
Комментарии к законам Ньютона
Сила инерции
Законы Ньютона справедливы только в инерциальных системах отсчета. Если мы честно запишем уравнение движения тела в неинерциальной системе отсчета, то оно будет по виду отличаться от второго закона Ньютона: , где – это ускорение, наблюдаемое в рассматриваемой системе отсчёта, и – ускорение данной точки этой неинерциальной системы отсчёта относительно любой инерциальной системы отсчёта. Однако часто, для упрощения рассмотрения, вводят фиктивную «силу инерции» , и тогда эти уравнения движения переписываются в виде, идентичном второму закону Ньютона. Математически здесь всё корректно (правильно), но с точки зрения физики новую фиктивную силу нельзя рассматривать как нечто реальное, как результат некоторого реального воздействия на тело. Ещё раз подчеркнём: «сила инерции» — это лишь удобная параметризация того, как отличается движение в инерциальной и неинерциальной системах отсчета.
Законы Ньютона и Лагранжева механика
Законы Ньютона — не самый глубокий уровень формулирования классической механики. В рамках Лагранжевой механики имеется одна-единственная формула (запись механического действия) и один-единственный постулат (тела движутся так, чтобы действие было стационарным), и из этого можно вывести все законы Ньютона, правда, только для лагранжевых систем (следует, однако, отметить, что все известные фундаментальные взаимодействия описываются именно лагранжевыми системами). Более того, в рамках Лагранжева формализма можно легко рассмотреть гипотетические ситуации, в которых действие имеет какой-либо другой вид. При этом уравнения движения станут уже непохожими на законы Ньютона, но сама классическая механика будет по-прежнему применима.
Решение уравнений движения
Уравнение является дифференциальным уравнением: ускорение есть вторая производная от координаты по времени. Это значит, что эволюцию(перемещение) механической системы во времени можно однозначно определить, если задать её начальные координаты и начальные скорости.
Заметим, что если бы уравнения, описывающие наш мир, были бы уравнениями первого порядка, то из нашего мира исчезли бы такие явления, как инерция, колебания, волны.
Исторический очерк
Страница «Начал» Ньютона с аксиомами механикиОсновные законы механики Ньютон сформулировал в своей книге «Математические начала натуральной философии» в следующем виде.
|
Первый закон (закон инерции), в менее чёткой форме, опубликовал ещё Галилей. Надо отметить, что Галилей допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности (видимо, из астрономических соображений). Галилей также сформулировал важнейший принцип относительности, который Ньютон не включил в свою аксиоматику, потому что для механических процессов этот принцип является прямым следствием уравнений динамики. Кроме того, Ньютон считал пространство и время абсолютными понятиями, едиными для всей Вселенной, и явно указал на это в своих «Началах».
Ньютон также дал строгие определения таких физических понятий, как количество движения (не вполне ясно использованное у Декарта) и сила. Он ввёл в физику понятие массы как меры инерции и, одновременно, гравитационных свойств (ранее физики пользовались понятием вес).
Завершили математизацию механики Эйлер и Лагранж.
См. также
Примечания
Ссылки
Литература
dal.academic.ru
Законы ньютона 1 2 3 определение
Но он не выполняется, например, в системе отсчета, связанной с тормозящим автобусом: при резком торможении пассажиры отклоняются вперед, хотя на них не действуют направленные вперед силы.Системы отсчета, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными. Инерциальных систем отсчета бесконечно много. Ведь если некоторая система отсчета является инерциальной, то инерциальной будет любая другая система отсчета, движущаяся относительно нее прямолинейно и равномерно. Сформулируем теперь первый закон Ньютона с указанием систем отсчета, в которых он выполняется. Существуют системы отсчета (называемые инерциальными), относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы.
Законы ньютона
Проще говоря, это такая система, для которой выполняется Первый закон Ньютона.
- Пример действия.
Представьте себе парашютиста, который движется прямолинейно равномерно к Земле.
Это будет продолжаться до тех пор, пока притяжение к поверхности Земли будет компенсироваться сопротивлением воздуха.
ВниманиеЕсли же сопротивление станет меньше либо больше, то тогда на тело начнёт действовать сила притяжения, и оно станет двигаться прямолинейно равноускоренно.
- История открытия.
Инфо
Существует легенда об открытии этого утверждения. Когда-то Ньютон сидел под деревом, и рядом с ним упало яблоко.
Это подтолкнуло его на размышления о том, почему яблоко упало перпендикулярно земле, каковы были причины данного явления.
1,2,3 законы ньютона.
Законы Ньютона (основная школа) Законы Ньютона Первый закон Ньютона.
Если на тело не действуют силы или их действие скомпенсировано, то данное тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.
Свойство тел сохранять свою скорость при отсутствии действия на него других тел называется инерцией.
Масса тела – количественная мера его инертности. В СИ она измеряется в килограммах. Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, называются инерциальными. Системы отсчета, движущиеся относительно инерциальных с ускорением, называются неинерциальными. Сила – количественная мера взаимодействия тел. Сила – векторная величина и измеряется в ньютонах (Н).
Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.
Второй закон Ньютона.
One more step
На основании этого и подобных опытов Галилей открыл закон инерции: если на тело не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы, то тлело движется равномерно и прямолинейно или покоится. Сохранение скорости тела, когда на него не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы, называют явлением инерции. ? 1. Почему при встряхивании мокрого зонта с него слетают капли воды? Особенно красиво смотрится явление инерции в фигурном катании (рис. 13.2). Закон инерции называют также первым законом Ньютона, потому что Ньютон включил его в качестве первого закона в систему трех законов динамики, которые называют «тремя законами Ньютона». Инерциальные системы отсчета Закон инерции выполняется с хорошей точностью в системе отсчета, связанной с Землей.
Законы ньютона кратко и понятно: формулировки и примеры
Значит, на каждого из них действу другого. Ускорения соперников направлено противоположно, причем ускорение первоклассника намного больше ускорения десятиклассника.
Точные опыты, подобные описанном выше, показывают, что модули ускорений обратно пропорциональны массам тел: a1/a2 = m2/m1. Поскольку ускорения направлены противоположно, Согласно второму закону Ньютона m11 = 1 и m22 = 2, где 1 – сила, действующая на первое тело со стороны второго, а 2 – сила, действующая на второе тело со стороны первого. Из соотношения (5) следует, что 1 = –2. Это и есть третий закон Ньютона. Тела взаимодействуют друг с другом с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
Три закона ньютона
В наше время встречаются несколько формулировок, вот одна из самых современных: «Существуют такие инерциальные системы отсчёта, относительно которых тело, если на него не действуют другие силы (либо действие других сил компенсируется), находится в покое либо движется равномерно и прямолинейно». Этот закон иногда называют Законом инерции.
- Трактовка. Если описать это утверждение простыми словами, то можно увидеть, что всё достаточно просто: если какое-то тело находится в покое относительно чего-либо, то оно и будет оставаться в покое до тех пор, пока на него не подействует какой-либо предмет.
То же самое, если тело движется равномерно прямолинейно, то оно будет продолжать так двигаться, пока на него не подействует какая-либо сила.
До Ньютона его открыл Галилео Галилей, но он не совсем точно его описал. Теперь осталось только разобраться, что такое инерциальные системы отсчёта.
Три закона ньютона краткое определение 0620 объявление три закона ньютона
По крайней мере, так описывал этот эпизод знаменитый биограф Уильям Стьюкли.
- Формулы у него нет.
- Второй закон Ньютона Он описывает поведение тела при действии на него других объектов. Что с ним происходит, как он начинает двигаться и прочее.
- Формулировка. «
В инерциальных системах отсчёта ускорение тела с постоянной массой прямо пропорционально равнодействующей всех сил и обратно пропорционально его массе».
- Формула.
Математическое описание этого утверждения такое: а = F/m, где a — это ускорение, F — равнодействующая всех сил, приложенных к телу, m — масса тела.
- Трактовка. Из формулы мы видим, что ускорение тела зависит от силы, приложенной к этому телу, и массы. А также можно увидеть, что чем больше равнодействующая всех сил, то тем больше ускорение, и чем больше масса тела, тем ускорение меньше.
Свойстве сил, с которыми тела взаимодействуют друг с другом:– эти силы обусловлены одним и тем же взаимодействием и поэтому имеют одну и ту же физическую природу;– эти силы направлены вдоль одной прямой;– эти силы приложены к разным телам и поэтому не могут уравновешивать друг друга.
Примеры проявления третьего закона Ньютона Когда камень падает на Землю, на него действует сила тяжести 1 со стороны Земли, а на Землю – сила 2 притяжения со стороны камня (рис.
13.7, для наглядности масштаб не соблюден). Обе эти силы относятся к силам всемирного тяготения. ? 8.
Согласно третьему закону Ньютона F1 = F2. Почему же ускорение камня заметно, а ускорение Земли – нет? Когда камень лежит на Земле, на него кроме силы тяжести, которую будем обозначать теперь т, действует еще направленная вверх сила давлениясо стороны опоры (рис.
13.8, а).
Силу притяжения, действующую на тело со стороны Земли, называют силой тяжести и обозначают т.
Когда тело свободно падает, на него действует только сила тяжести, поэтому она и является равнодействующей всех приложенных к телу сил.
При атом тело движется с ускорением , поэтому из второго закона Ньютона получаем: ? 5. С какой силой Земля притягивает:а) килограммовую гирю?б) человека массой 60 кг? Сила, скорость и ускорение – кто «третий лишний»? Неочевидное следствие второго закона Ньютона состоит в том, что он утверждает: направление ускорения тела совпадает с направлением равнодействующей приложенных телу сил. Скорость же вела может быть при этом направлена как угодно! Поставим опыт Бросим шарик вниз, затем – вверх, а потом – под углом к горизонту (рис. 13.5)
На шарик во время всего движения действует только направленная вниз сила тяжести.
1 2 3 законы ньютона определение и формула
Поэтому пассажир может определить, едет поезд или стоит на станции, только посмотрев в окно (рис. 13.3). 2. Второй закон ньютона Равнодействующая Как вы уже знаете из курса физики основной школы, силы – векторные величины: каждая сила характеризуется числовым значением (модулем) и направлением. Силы измеряют с помощью динамометров. Единицей силы в СИ является 1 ньютон (Н).
Определение ньютона мы дадим позже. Если на тело, которое можно считать материальной точкой, действуют несколько сил, то их можно заменить одной силой, которая является векторной суммой этих сил.
Ее называют равнодействующей. На рисунке 13.4 показано, как найти равнодействующую двух сил: а ? 2. К телу приложены две силы, равные по модулю 1 Н и 2 Н.
yurist123.ru