Проект Законы Ньютона/Фотоальбом — Letopisi.ru
Материал из Letopisi.Ru — «Время вернуться домой»
Ньютон за работой
В Вулсторпе Ньютон поставил первые опыты по исследованию света. В то время белый свет считался однородным. Однако эксперименты с призмой сразу показали, что прошедший через нее пучок солнечного света разворачивается в разноцветную полоску (спектр). Выводы Ньютона, проверенные с помощью остроумных экспериментов, сводились к следующему: солнечный свет представляет собой комбинацию лучей всех цветов, сами же эти лучи монохроматичны, или, как говорил ученый, “гомогенеальны”, и разделяются потому, что обладают разной преломляемостью. Пропуская солнечный свет через стеклянную призму, Ньютон нашел, что солнечный свет имеет сложный состав. Он состоит из излучений различной преломляемости и различного цвета. Степень преломляемости и цвет излучения связаны взаимно однозначно. Ньютон писал: “Наименее преломляемые лучи способны порождать только красный цвет и, наоборот, все лучи, кажущиеся красными, обладают наименьшей преломляемостью”. Выделяя излучения одного какого-либо цвета из спектра и вторично пропуская их через призму, Ньютон нашел, что они больше не расщепляются в спектр, так как являются простыми, или однородными по составу.
Портрет Ньютона
Сэр Исаак Ньютон. 1702год. Портрет работы Готфрида Кнеллера, портретного живописца родом из Любека
Иллюстрация к III закону Ньютона
Третий закон Ньютона: взаимодействующие тела действуют друг на друга с силами, векторы которых равны по величине и противоположны по направлению. Приведем пример. Мы знаем, что на Луну действует сила тяготения Земли. Поэтому, согласно формуле F=ma, Луна имеет центростремительное ускорение и обращается по орбите вокруг Земли. Но, согласно формуле
Изображение 4
Этот рисунок иллюстрирует третий закон Ньютона. Человек действует на груз с такой же по модулю силой, с какой груз действует на человека. Эти силы направлены в противоположные стороны. Они имеют одну и ту же физическую природу – это упругие силы каната. Сообщаемые обоим телам ускорения обратно пропорциональны массам тел.
Изображение 5
Тоже самое происходит, когда морковь выдергивают из земли: дергают быстро – в руке остается ботва, а если вытаскивают медленно – то и ботва, и корнеплод остаются вместе в ваших руках.
Изображение 6
Комментарий: ???
Изображение 7
Сначала тележка движется прямолинейно и равномерно относительно земли. На ней находятся два шарика, один из которых лежит на горизонтальной поверхности, а другой подвешен на нити. Силы, действующие на каждый из шариков по вертикали, уравновешены, по горизонтали никакие силы на них не действуют (силу сопротивления воздуха в данном случае можно не учитывать). Шарики будут находиться в покое относительно тележки при любой скорости её движения (U1, U2, U3, и.т.д.) относительно земли – главное, чтобы эта скорость была постоянна. Но когда тележка попадает на песочную насыпь её скорость быстро уменьшается, в результате чего тележка останавливается. Во время торможения тележки оба шарика приходят в движение, т.е. изменяют свою скорость относительно тележки, хотя нет никаких сил, которые толкали бы их. Значит, в системе отсчёта, связанной с тележкой, тормозящей относительно земли, закон инерции не выполняеться.
Изображение 8
На этом рисунке изображены два сцепленых друг с другом динамометра, один из которых прикреплён к вертикальной стойке. Если потянуть за другой динамометр, то пружины обоих приборов растянуться и будуть действовать друг на друга силами упругости F1 и F2, направлеными в противоположные стороны. При этом показания динамометров будут одинаковы – значит, модули сил F1 и F2 равны. Если за правый динамометр потянуть сильнее, то показания обоих динамометров возрастут на одну и ту же величину, т.е. опять будут равны друг другу. Значит в этом случае динамометры взаимодействуют с одинаковыми по модулю силами.
Иллюстрация к III закону Ньютона
Из ||| закона Ньютона следует: с какой силой человек тянет санки вперед, с такой же силой санки тянут человека назад.
Портрет Исаака Ньютона
Нарисовала Алексеева Анна.
Команда People Klub
Все три закона Ньютона
При запуске ракеты действуют все три закона движения Ньютона. Сначала ракета ускоряется, поскольку на нее воздействует сила реактивной тяги испускаемых газов (второй и третий законы Ньютона), а затем, после выхода на орбиту, движется по инерции (первый закон Ньютона)
letopisi.org
ФМС / Динамика / Первый закон Ньютона
Первый закон Ньютона. Масса. Сила
При движении тела по траектории его скорость может изменяться по модулю и направлению. Это означает, что тело движется с некоторым ускорением . В кинематике не ставится вопрос о физической причине, вызвавшей ускорение движения тела. Как показывает опыт, любое изменение скорости тела возникает под влиянием других тел. Динамика рассматривает действие одних тел на другие как причину, определяющую характер движения тел.
Взаимодействием тел принято называть взаимное влияние тел на движение каждого из них.
Раздел механики, изучающий законы взаимодействия тел, называется динамикой
Законы динамики были открыты великим ученым И. Ньютоном (1687 г.). Три закона динамики, сформулированные Ньютоном, лежат в основе так называемой классической механики. Законы Ньютона следует рассматривать как обобщение опытных фактов. Выводы классической механики справедливы только при движении тел с малыми скоростями, значительно меньшими скорости света c.
Самой простой механической системой является изолированное тело, 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.
Первый закон Ньютона (или закон инерции) из всего многообразия систем отсчета выделяет класс так называемых инерциальных систем.
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. Поэтому первый закон Ньютона называют
Впервые закон инерции был сформулирован Г. Галилеем (1632 г.). Ньютон обобщил выводы Галилея и включил их в число основных законов движения.
В механике Ньютона законы взаимодействия тел формулируются для класса инерциальных систем отсчета.
При описании движения тел вблизи поверхности Земли системы отсчета, связанные с Землей, приближенно можно считать инерциальными. Однако, при повышении точности экспериментов, обнаруживаются отклонения от закона инерции, обусловленные вращением Земли вокруг своей оси.
Примером тонкого механического эксперимента, в котором проявляется неинерциальность системы, связанной с Землей, служит поведение маятника Фуко
|
|
|
Рисунок 1 |
С высокой степенью точности инерциальной является гелиоцентрическая система отсчета (или система Коперника), начало которой помещено в центр Солнца, а оси направлены на далекие звезды. Эту систему использовал Ньютон при открытии закона всемирного тяготения (1682 г.).
Инерциальных систем существует бесконечное множество. Система отсчета, связанная с поездом, идущим с постоянной скоростью по прямолинейному участку пути, – тоже инерциальная система (приближенно), как и система, связанная с Землей. Все инерциальные системы отсчета образуют класс систем, которые движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Ускорения какого-либо тела в разных инерциальных системах одинаковы.
Итак, причиной изменения скорости движения тела в инерциальной системе отсчета всегда является его взаимодействие с другими телами. Для количественного описания движения тела под воздействием других тел необходимо ввести две новые физические величины – инертную массу тела и силу.
Масса – это свойство тела, характеризующее его инертность. При одинаковом воздействии со стороны окружающих тел одно тело может быстро изменять свою скорость, а другое в тех же условиях – значительно медленнее. Принято говорить, что второе из этих двух тел обладает большей инертностью, или, другими словами, второе тело обладает большей массой.
Если два тела взаимодействуют друг с другом, то в результате изменяется скорость обоих тел, то есть в процессе взаимодействия оба тела приобретают ускорения. Отношение ускорений двух данных тел оказывается постоянным при любых воздействиях. В физике принято, что массы взаимодействующих тел обратно пропорциональны ускорениям:
В этом соотношении величины и следует рассматривать как проекции векторов и на ось OX (рисунок 2). Знак “−” в правой части формулы означает, что ускорения взаимодействующих тел направлены в противоположные стороны.
В Международной системе единиц (СИ) масса тела измеряется в килограммах (кг).
Масса любого тела может быть определена на опыте путем сравнения с массой эталона. Пусть m1 = mэт = 1кг. Тогда
Масса тела – скалярная величина. Опыт показывает, что если два тела с массами m1 и m2 соединить в одно, то масса m составного тела оказывается равной сумме масс m1 и m2 этих тел:
Это свойство масс называют аддитивностью.
|
Рисунок 2. |
Сила – это количественная мера взаимодействия тел. Сила является причиной изменения скорости тела. В механике Ньютона силы могут иметь различную физическую причину: сила трения, сила тяжести, упругая сила и т.д. Сила является векторной величиной. Векторная сумма всех сил, действующих на тело, называется равнодействующей силой.
Для измерения сил необходимо установить эталон силы и способ сравнения других тел с этим эталоном.
В качестве эталона силы можно взять пружину, растянутую до некоторой заданной длины. Модуль силы F0, с которой эта пружина при фиксированном растяжении действует на прикрепленное к ее концу тело, называют эталоном силы. Способ сравнения других тел с эталоном состоит в следующем: если тело под действием измеряемой силы и эталонной силы остается в покое (или движется равномерно и прямолинейно), то силы равны по модулю F=F0 (рисунок 3).
|
Рисунок 3. |
Если измеряемая сила F больше (по модулю) эталонной силы, то можно соединить две эталонные пружины параллельно (рис. 4). В этом случае измеряемая сила равна 2F0. Аналогично могут быть измерены силы 3F0, 4F0 и т.д.
|
Рисунок 4. |
Измерение сил, меньших 2F0, может быть выполнено по схеме, показанной на рисунке 5.
|
Рисунок 5. |
Эталонная сила в Международной системе единиц называется ньютон (Н).
На практике нет необходимости все измеряемые силы сравнивать с эталоном силы. Для измерения сил используют пружины, откалиброванные описанным выше способом. Такие откалиброванные пружины называются динамометрами. Сила измеряется по растяжению динамометра (рисунок 6).
|
Рисунок 6 |
fms0.narod.ru
Первый закон Ньютона. Масса. Сила
При движении тела по траектории его скорость может изменяться по модулю и направлению. Это означает, что тело двигается с некоторым ускорением . В кинематике не ставится вопрос о физической причине, вызвавшей ускорение движения тела. Как показывает опыт, любое изменение скорости тела возникает под влиянием других тел.
Динамика рассматривает действие одних тел на другие как причину, определяющую характер движения тел. Взаимодействием тел принято называть взаимное влияние тел на движение каждого из них.
Раздел механики, изучающий законы взаимодействия тел, называется динамикой. Законы динамики были открыты великим ученым И. Ньютоном (1687 г.). Три закона динамики, сформулированные Ньютоном, лежат в основе так называемой классической механики. Законы Ньютона следует рассматривать как обобщение опытных фактов. Выводы классической механики справедливы только при движении тел с малыми скоростями, значительно меньшими скорости света c. Самой простой механической системой является изолированное тело, 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.
Первый закон Ньютона (или закон инерции) из всего многообразия систем отсчета выделяет класс так называемых инерциальных систем. 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. Поэтому первый закон Ньютона называют законом инерции. Впервые закон инерции был сформулирован Г. Галилеем (1632 г.). Ньютон обобщил выводы Галилея и включил их в число основных законов движения. В механике Ньютона законы взаимодействия тел формулируются для класса инерциальных систем отсчета. При описании движения тел вблизи поверхности Земли системы отсчета, связанные с Землей, приближенно можно считать инерциальными. Однако, при повышении точности экспериментов, обнаруживаются отклонения от закона инерции, обусловленные вращением Земли вокруг своей оси. Примером тонкого механического эксперимента, в котором проявляется неинерциальность системы, связанной с Землей, служит поведение маятника Фуко.
Так называется массивный шар, подвешенный на достаточно длинной нити и совершающий малые колебания около положения равновесия. Если бы система, связанная с Землей, была инерциальной, плоскость качаний маятника Фуко оставалась бы неизменной относительно Земли. На самом деле плоскость качаний маятника вследствие вращения Земли поворачивается, и проекция траектории маятника на поверхность Земли имеет вид розетки (рис. 1.7.1).
| 1 |
| Рисунок 1.7.1. Поворот плоскости качаний маятника Фуко. |
С высокой степенью точности инерциальной является гелиоцентрическая система отсчета (или система Коперника), начало которой помещено в центр Солнца, а оси направлены на далекие звезды. Эту систему использовал Ньютон при открытии закона всемирного тяготения (1682 г.). Инерциальных систем существует бесконечное множество. Система отсчета, связанная с поездом, идущим с постоянной скоростью по прямолинейному участку пути, – тоже инерциальная система (приближенно), как и система, связанная с Землей. Все инерциальные системы отсчета образуют класс систем, которые движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Ускорения какого-либо тела в разных инерциальных системах одинаковы. Итак, причиной изменения скорости движения тела в инерциальной системе отсчета всегда является его взаимодействие с другими телами. Для количественного описания движения тела под воздействием других тел необходимо ввести две новые физические величины – инертную массу тела и силу.
Масса – это свойство тела, характеризующее его инертность. При одинаковом воздействии со стороны окружающих тел одно тело может быстро изменять свою скорость, а другое в тех же условиях – значительно медленнее. Принято говорить, что второе из этих двух тел обладает большей инертностью, или, другими словами, второе тело обладает большей массой. Если два тела взаимодействуют друг с другом, то в результате изменяется скорость обоих тел, то есть в процессе взаимодействия оба тела приобретают ускорения. Отношение ускорений двух данных тел оказывается постоянным при любых воздействиях. В физике принято, что массы взаимодействующих тел обратно пропорциональны ускорениям:
В этом соотношении величины и следует рассматривать как проекции векторов и на ось OX (рис. 1.7.2). Знак «минус» в правой части формулы означает, что ускорения взаимодействующих тел направлены в противоположные стороны. В Международной системе единиц (СИ) масса тела измеряется в килограммах (кг). Масса любого тела может быть определена на опыте путем сравнения с массой эталона (mэт = 1 кг). Пусть m1 = mэт = 1 кг. Тогда
Масса тела – скалярная величина. Опыт показывает, что если два тела с массами m1 и m2 соединить в одно, то масса m составного тела оказывается равной сумме масс m1 и m2 этих тел:
Это свойство масс называют аддитивностью.
| 2 |
| Рисунок 1.7.2. Сравнение масс двух тел. |
Сила – это количественная мера взаимодействия тел. Сила является причиной изменения скорости тела. В механике Ньютона силы могут иметь различную физическую причину: сила трения, сила тяжести, упругая сила и т. д. Сила является векторной величиной. Векторная сумма всех сил, действующих на тело, называется равнодействующей силой. Для измерения сил необходимо установить эталон силы и способ сравнения других тел с этим эталоном. В качестве эталона силы можно взять пружину, растянутую до некоторой заданной длины. Модуль силы F0, с которой эта пружина при фиксированном растяжении действует на прикрепленное к ее концу тело, называют эталоном силы. Способ сравнения других тел с эталоном состоит в следующем: если тело под действием измеряемой силы и эталонной силы остается в покое (или движется равномерно и прямолинейно), то силы равны по модулю F = F0 (рис. 1.7.3).
| 3 |
| Рисунок 1.7.3. Сравнение силы с эталоном. . |
Если измеряемая сила F больше (по модулю) эталонной силы, то можно соединить две эталонные пружины параллельно (рис. 1.7.4). В этом случае измеряемая сила равна 2F0. Аналогично могут быть измерены силы 3F0, 4F0 и т. д.
| 4 |
| Рисунок 1.7.4. Сравнение силы с эталоном. . |
Измерение сил, меньших 2F0, может быть выполнено по схеме, показанной на рис. 1.7.5.
| 5 |
| Рисунок 1.7.5. Сравнение силы с эталоном. . |
Эталонная сила в Международной системе единиц называется ньютон (Н). На практике нет необходимости все измеряемые силы сравнивать с эталоном силы. Для измерения сил используют пружины, откалиброванные описанным выше способом. Такие откалиброванные пружины называются динамометрами. Сила измеряется по растяжению динамометра (рис. 1.7.6).
| 6 |
| Рисунок 1.7.6. Измерение силы по растяжению пружины. При равновесии |
fizika.ayp.ru