Главная страница » Законы Ньютона
Физика

Законы Ньютона

Мы объясним, что такое законы Ньютона, как они объясняют инерцию, динамику и принцип действия-реакции
Законы Ньютона обеспечивают понимание движения

Что такое законы Ньютона?

Законы Ньютона или законы движения Ньютона являются тремя фундаментальными принципами, лежащими в основе классической механики , одной из отраслей физики. Они были постулированы сэром Исааком Ньютоном в его работе 1687 года ‘Philosohiae naturalis principia mathematica’ (‘Математические принципы натуральной философии’)

Этот свод физических законов перевернул основные представления человечества о движении тел. Вместе с вкладом Галилео Галилея она составляет основу динамики. В сочетании с законом всемирного тяготения Альберта Эйнштейна он позволяет вывести и объяснить законы Кеплера о движении планет

Однако законы Ньютона действительны только в инерциальных системах отсчета, то есть в тех, которые не ускоряются и в которых действуют только реальные силы. Более того, эти законы справедливы для объектов, движущихся со скоростью, намного меньшей, чем скорость света (300 000 км/с)

Законы Ньютона начинаются с рассмотрения движения как перемещения объекта из одного места в другое с учетом места, где оно происходит, который также может двигаться с постоянной скоростью относительно другого места

Первый закон Ньютона или закон инерции

6BQWH Первый закон Ньютонапротиворечит принципу, сформулированному в древности греческим ученым Аристотелем, по которому тело может сохранять свое движение, только если к нему приложена постоянная сила. Вместо этого Ньютон утверждает следующее:

Любое тело продолжает оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить свое состояние под действием сил, воздействующих на него

Поэтому объект, который движется или находится в состоянии покоя, не может изменить это состояние, если к нему не приложена какая-либо сила

Согласно этому принципу, движение включает в себя векторные (наделенные направлением и смыслом) величины. Ускорение можно вычислить по начальной и конечной скорости. Более того, она предполагает, что тела в движении всегда стремятся двигаться по прямой и равномерной траектории

Прекрасным примером закона инерции является толкатель ядра на Олимпийских играх. Спортсмен набирает импульс, двигаясь по кругу, раскручивая гирю, привязанную веревкой, вокруг собственной оси (круговое движение), пока не достигнет ускорения , необходимого для того, чтобы отпустить ее и увидеть, как она летит по прямой линии (равномерное прямолинейное движение)

Это прямолинейное движение продолжается до тех пор, пока гравитация не искривит его траекторию. В то же время трение объекта о воздух замедляет его (отрицательное ускорение), пока он не упадет

Второй закон или фундаментальный закон динамики

Второй закон Ньютона связывает силу, массу и ускорение.

В этом законе Ньютон определяет понятие силы (обозначаемой F), утверждая, что:

Изменение движения прямо пропорционально силе, действующей на него, и происходит в соответствии с прямой линией, вдоль которой действует эта сила

Это означает, что ускорение движущегося объекта всегда реагирует на величину силы, приложенной к нему в данный момент, чтобы изменить его траекторию или скорость

Из этих соображений вытекает фундаментальное уравнение динамики для объектов постоянной массы:

результирующая сила (Fresultant) = масса (m) x ускорение (a)

Чистая сила действует на тело постоянной массы и придает ему заданное ускорение. В случаях, когда масса не является постоянной, формула скорее будет сосредоточена на количестве движения (p), в соответствии со следующей формулой:

Количество движения (p) = масса (m) x скорость (v). Отсюда: Fneta = d (m.v) / dt

Таким образом, сила может быть связана с ускорением и массой, независимо от того, является ли последняя переменной или нет

Для примера второго закона идеально подходит случай свободного падения: если мы бросим теннисный мяч со здания, то ускорение, которое он испытает, будет увеличиваться по мере истечения времени , поскольку на него будет действовать сила тяжести. Таким образом, его начальная скорость будет равна нулю, но к нему будет приложена постоянная сила, направленная по прямой вниз

Продолжение следует: Второй закон Ньютона

Третий закон или Принцип действия и реакции

Согласно третьему закону Ньютона

Каждому действию соответствует равная, но противоположная реакция : это означает, что взаимные действия двух тел всегда равны и направлены в противоположную сторону

Таким образом, всякий раз, когда на объект действует сила, он оказывает аналогичную силу в противоположном направлении и равной интенсивности, так что если два объекта (1 и 2) взаимодействуют, сила, оказываемая одним из них на другой, будет равна по величине силе, оказываемой другим на первый, но противоположного знака

То есть: F1-2 = F2-1. Первая сила будет известна как действие, а вторая – как реакция

Чтобы продемонстрировать этот третий закон, достаточно понаблюдать, что происходит, когда два человека одинакового веса бегут в противоположных направлениях и сталкиваются: оба получат силу другого и будут отброшены в противоположном направлении. То же самое происходит, когда мяч отскакивает от стены и бросается в противоположном направлении , с силой, аналогичной той, которую мы спроецировали, когда бросали его

Биография Исаака Ньютона

Помимо прочего, Исаак Ньютон открыл цветовой спектр света.

Исаак Ньютон (1642-1727) родился в Линкольншире, Англия. Сын пуританских крестьян, его рождение было травматичным, и он появился на свет таким худым и тщедушным, что предполагалось, что он не проживет долго

Тем не менее, он рос эксцентричным ребенком, с ранними талантами к математике естественной философии. В возрасте восемнадцати лет он поступил в Кембриджский университет, чтобы продолжить обучение. Говорят, что на самом деле он очень мало бывал в классе, так как его главным интересом была библиотека и самообразование

Это не помешало его академическому развитию. Он стал важным физиком, теологом, философом и математиком, признанным Королевским обществом. Ему приписывают изобретение математического исчисления, а также различные исследования по оптике и свету

Кроме того, внес большой вклад в развитие математики и физики : он открыл цветовой спектр света, сформулировал закон теплопроводности , другой закон о происхождении звезд , о скорости звука воздухе и механике жидкостей , и еще огромное количество других. Его великим трудом была ‘Философия естественной математики’ (Philosophiae naturalis principia mathematica)

Ньютон умер в 1727 году, будучи уважаемым и заслуженным ученым, получившим рыцарское звание (сэр) от английской королевы Анны. Он страдал от нефритической колики и других почечных заболеваний, которые после многочасового бреда, наконец, свели его в могилу 31 марта

Федор Лебедев

Федор Лебедев

Окончил МГТУ имени Н. Э. Баумана. Физик, специалист в области теоретической электротехники, член-корреспондент РАН. Автор работ по теоретической электротехнике, информатике.

Добавить комментарий

Нажмите здесь, чтобы оставить комментарий