Θυμάμαι!!!
- Στον πυρήνα της δυναμικής υλικό σημείοΟι τρεις νόμοι του Νεύτωνα είναι ψέματα.
- Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα - ο νόμος της αδράνειας
- Με τον όρο σώμα εννοούμε ένα υλικό σημείο, η κίνηση του οποίου θεωρείται σε αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς.
1. Σκεύασμα
«Υπάρχουν τέτοια αδρανειακά συστήματα αναφοράς σε σχέση με τα οποία το σώμα, εάν δεν ενεργούν άλλες δυνάμεις πάνω του (ή η δράση άλλων δυνάμεων αντισταθμίζεται), βρίσκεται σε ηρεμία ή κινείται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα».
2. Ορισμός
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα - κάθε υλικό σημείο (σώμα) διατηρεί μια κατάσταση ηρεμίας ή ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση έως ότου η επίδραση άλλων σωμάτων το αναγκάσει να αλλάξει αυτή την κατάσταση.
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα - ο νόμος της αδράνειας (ο Γαλιλαίος εξήγαγε το νόμο της αδράνειας)
Νόμος της Αδράνειας: Εάν δεν υπάρχουν εξωτερικές επιρροές στο σώμα, τότε δεδομένο σώμαδιατηρεί μια κατάσταση ηρεμίας ή ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση σε σχέση με τη Γη.
Αδρανειακό σύστημα αναφοράς (IRS)- ένα σύστημα που είτε βρίσκεται σε ηρεμία είτε κινείται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα σε σχέση με κάποιο άλλο αδρανειακό σύστημα. Εκείνοι. ένα πλαίσιο αναφοράς στο οποίο ικανοποιείται ο 1ος νόμος του Νεύτωνα.
- Μάζα σώματος– ποσοτικό μέτρο της αδράνειας του. Στο SI μετριέται σε κιλά.
- Δύναμη– ποσοτικό μέτρο της αλληλεπίδρασης των σωμάτων. δύναμη - διανυσματική ποσότητακαι μετριέται σε Newton (N). Μια δύναμη που προκαλεί το ίδιο αποτέλεσμα σε ένα σώμα με πολλές δυνάμεις που δρουν ταυτόχρονα ονομάζεται αποτέλεσμα αυτών των δυνάμεων.
3. Φόρμουλα
Δεν υπάρχει φόρμουλα. Ο τύπος για τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα δεν υπάρχει.
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα περιέχει 2 σημαντικές δηλώσεις:
- όλα τα σώματα έχουν την ιδιότητα της αδράνειας.
- υπάρχουν αδρανειακά πλαίσια αναφοράς.
Αυτό είναι ενδιαφέρον.
Οι νόμοι της δυναμικής του Νεύτωνα (κλασική δυναμική) έχουν περιορισμένο εύρος εφαρμογής. Ισχύουν για μακροσκοπικά σώματα που κινούνται με ταχύτητες πολύ χαμηλότερες από την ταχύτητα του φωτός στο κενό.
Δήλωση του πρώτου νόμου του Νεύτωνα (είναι επίσης γνωστός ως νόμος της αδράνειας):
Ο πρώτος νόμος του ΝεύτωναΥπάρχουν τέτοια συστήματα αναφοράς, που ονομάζονται αδρανειακά, σε σχέση με τα οποία ένα σώμα κινείται ευθύγραμμα και ομοιόμορφα εάν άλλα σώματα δεν ενεργούν πάνω του ή αντισταθμίζεται η δράση αυτών των σωμάτων.
Σε ένα αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς, ένα σώμα κινείται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα απουσία δυνάμεων που ασκούνται σε αυτό.
Αδράνεια Το φαινόμενο της διατήρησης της ταχύτητας ενός σώματος απουσία εξωτερικών επιδράσεων ή όταν αυτές αντισταθμίζονται ονομάζεται αδράνεια. Επομένως, ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα ονομάζεται νόμος της αδράνειας.
Αν το αποτέλεσμα όλων των δυνάμεων που ασκούνται σε ένα δεδομένο σώμα είναι μηδέν, τότε το σώμα κινείται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα ή δεν κινείται καθόλου. Στην πραγματικότητα, είναι αδύνατο να επιτευχθεί μηδενική προκύπτουσα δύναμη. Μπορείς όμως να παραμελήσεις κάποιες ενέργειες και να επιλέξεις ένα μέρος της κίνησης όταν η ταχύτητα του σώματος δεν αλλάζει σημαντικά.
Ο νόμος της αδράνειας διατυπώθηκε για πρώτη φορά από τον Galileo Galilei (1632). Ο Νεύτων γενίκευσε τα συμπεράσματα του Γαλιλαίου και τα συμπεριέλαβε στους θεμελιώδεις νόμους της κίνησης.
Τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς ISO είναι συστήματα αναφοράς στα οποία ικανοποιείται ο 1ος νόμος του Νεύτωνα.
Άρα, ο λόγος για την αλλαγή της ταχύτητας κίνησης ενός σώματος σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς είναι πάντα η αλληλεπίδρασή του με άλλα σώματα. Για να περιγράψουμε ποσοτικά την κίνηση ενός σώματος υπό την επίδραση άλλων σωμάτων, είναι απαραίτητο να εισαγάγουμε δύο νέα φυσικές ποσότητες– αδρανής σωματικό βάροςΚαι δύναμη.
Βάρος
Η μάζα είναι μια ιδιότητα ενός σώματος που χαρακτηρίζει την αδράνειά του. Κάτω από την ίδια επίδραση από τα γύρω σώματα, ένα σώμα μπορεί να αλλάξει γρήγορα την ταχύτητά του, ενώ ένα άλλο, υπό τις ίδιες συνθήκες, μπορεί να αλλάξει πολύ πιο αργά. Συνηθίζεται να λέμε ότι το δεύτερο από αυτά τα δύο σώματα έχει μεγαλύτερη αδράνεια ή, με άλλα λόγια, το δεύτερο σώμα έχει μεγαλύτερη μάζα.
Εάν δύο σώματα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, τότε ως αποτέλεσμα αλλάζει η ταχύτητα και των δύο σωμάτων, δηλαδή κατά τη διαδικασία της αλληλεπίδρασης και τα δύο σώματα αποκτούν επιτάχυνση. Ο λόγος των επιταχύνσεων αυτών των δύο σωμάτων αποδεικνύεται σταθερός υπό οποιαδήποτε επίδραση. Στη φυσική, είναι αποδεκτό ότι οι μάζες των αλληλεπιδρώντων σωμάτων είναι αντιστρόφως ανάλογες με τις επιταχύνσεις που αποκτούν τα σώματα ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασής τους.
Σύγκριση των μαζών δύο σωμάτων.
\[ \dfrac(m_1)(m_2) =-\dfrac(a_2)(a_1) \]
Σε αυτή τη σχέση, οι ποσότητες \(a_1\) και \(a_2\) θα πρέπει να θεωρηθούν ως προβολές των διανυσμάτων \(a_1\) και \(a_2\) στον άξονα OX. Το σύμβολο μείον στη δεξιά πλευρά του τύπου σημαίνει ότι οι επιταχύνσεις των σωμάτων που αλληλεπιδρούν κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις.
Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI), η μάζα σώματος μετράται σε κιλά (kg).
Η μάζα οποιουδήποτε σώματος μπορεί να προσδιοριστεί πειραματικά σε σύγκριση με τυπική μάζα (\(m_(\text(fl)) = 1 \text(kg)\)). Αφήνω \(m_1 = m_(\text(fl)) = 1 \text(kg)\). Επειτα
\[ m_2=-\dfrac(a_1)(a_2) m_(\κείμενο(et)) \]
Μάζα σώματος - κλιμακωτή ποσότητα . Η εμπειρία δείχνει ότι εάν δύο σώματα με μάζες \(m_1\) και \(m_2\) συνδυάζονται σε ένα, τότε η μάζα \(m\) του σύνθετου σώματος αποδεικνύεται ότι είναι ίσο με το ποσόμάζες \(m_1\) και \(m_2\) αυτών των σωμάτων:
\[ M = m_1 + m_2 \]
Αυτή η ιδιότητα των μαζών ονομάζεται προσθετικότητα.
Δύναμη
Δύναμη είναι ένα ποσοτικό μέτρο της αλληλεπίδρασης των σωμάτων. Η δύναμη προκαλεί αλλαγή στην ταχύτητα ενός σώματος. Στη Νευτώνεια μηχανική, οι δυνάμεις μπορούν να έχουν διαφορετική φυσική φύση: δύναμη τριβής, δύναμη βαρύτητας, ελαστική δύναμη κ.λπ. διανυσματική ποσότητα, έχει ενότητα, κατεύθυνση και σημείο εφαρμογής.
Το διανυσματικό άθροισμα όλων των δυνάμεων που δρουν σε ένα σώμα ονομάζεται προκύπτουσα δύναμη.
Για να αλλάξει η ταχύτητα ενός σώματος, πρέπει να ασκηθεί με κάποια δύναμη. Φυσικά, το αποτέλεσμα της δράσης δυνάμεων ίσου μεγέθους σε διαφορετικά σώματα θα είναι διαφορετικό.
Υπάρχουν 4 βασικοί τύποι ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ:
- βαρυτική,
- ηλεκτρομαγνητικός,
- ισχυρός,
- αδύναμος.
Όλες οι αλληλεπιδράσεις είναι εκδηλώσεις αυτών των βασικών τύπων.
Παραδείγματα δυνάμεων: βαρύτητα, ελαστική δύναμη, βάρος σώματος, δύναμη τριβής, άνωση (αρχιμήδειος) δύναμη, ανυψωτική δύναμη.
Τι είναι δύναμη; Η δύναμη είναι ένα μέτρο της επίδρασης ενός σώματος σε ένα άλλο.
Η δύναμη είναι ένα διανυσματικό μέγεθος. Η δύναμη χαρακτηρίζεται από:
- ενότητα (απόλυτη τιμή).
- κατεύθυνση;
- εφαρμογή σημείου.
Για τη μέτρηση των δυνάμεων είναι απαραίτητο να ρυθμίσετε πρότυπο δύναμηςΚαι μέθοδος σύγκρισηςάλλες δυνάμεις με αυτό το πρότυπο.
Ως πρότυπο δύναμης, μπορούμε να πάρουμε ένα ελατήριο τεντωμένο σε ένα συγκεκριμένο καθορισμένο μήκος. Μονάδα δύναμης φά 0, με το οποίο αυτό το ελατήριο, σε σταθερή τάση, δρα στο σώμα που είναι προσαρτημένο σε αυτό ονομάζεται πρότυπο δύναμης. Η μέθοδος σύγκρισης άλλων δυνάμεων με το πρότυπο είναι η εξής: εάν το σώμα υπό τη δράση της μετρούμενης δύναμης \(\vec(F)\) και της δύναμης αναφοράς \(\vec(F_0)\) παραμένει σε ηρεμία (ή κινείται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα), τότε οι δυνάμεις είναι ίσες σε συντελεστή \(\vec(F) \) = \(\vec(F_0) \) .
Σύγκριση της δύναμης \(\vec(F)\) με το πρότυπο. \(\vec(F) \) = \(\vec(F_0 ) \)
Εάν η μετρούμενη δύναμη \(\vec(F ) \) είναι μεγαλύτερη (σε απόλυτη τιμή) από τη δύναμη αναφοράς, τότε δύο ελατήρια αναφοράς μπορούν να συνδεθούν παράλληλα. Σε αυτή την περίπτωση, η μετρούμενη δύναμη είναι ίση με \(\vec( 2 F_0 ) \) . Οι δυνάμεις \(\vec( 3 F_0 ) \) , \(\vec( 4 F_0 ) \), κ.λπ. μπορούν να μετρηθούν με παρόμοιο τρόπο.
Σύγκριση της δύναμης \(\vec(F ) \) με το πρότυπο. \(\vec(F) \) = \(\vec(2 F_0) \)
Δυνάμεις μέτρησης μικρότερες από \(\vec(2 F_0)\)
Σύγκριση της δύναμης \(\vec(F ) \) με το πρότυπο. \(\vec(F) \) = \(\vec(2 F_0) \cos (\alpha) \)
Η δύναμη αναφοράς στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων ονομάζεται Newton(N).
Δύναμη 1 N προσδίδει επιτάχυνση 1 m/s2 σε σώμα βάρους 1 kg.
Διάσταση [N]
\[ 1\text(N) = 1\dfrac(\text(kg)\cdot \text(m))(\text(s)^2) \]
Στην πράξη, δεν υπάρχει ανάγκη σύγκρισης όλων των μετρούμενων δυνάμεων με ένα πρότυπο. Για τη μέτρηση των δυνάμεων, χρησιμοποιούνται ελατήρια βαθμονομημένα όπως περιγράφεται παραπάνω. Τέτοια βαθμονομημένα ελατήρια ονομάζονται δυναμόμετρα . Η αντοχή μετριέται από το τέντωμα ενός δυναμόμετρου.
Η Javascript είναι απενεργοποιημένη στον browser σας.Για να εκτελέσετε υπολογισμούς, πρέπει να ενεργοποιήσετε τα στοιχεία ελέγχου ActiveX!
Ως πρώτος από τους τρεις νόμους. Επομένως ο νόμος αυτός ονομάζεται Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα.
Πρώτος Νόμος Μηχανική, ή νόμος της αδράνειαςδιατυπώθηκε από τον Νεύτωνα ως εξής:
Κάθε σώμα διατηρείται σε κατάσταση ηρεμίας ή ομοιόμορφης ευθύγραμμης κίνησης έως ότου αλλάξει αυτή την κατάσταση υπό την επίδραση ασκούμενων δυνάμεων.
Γύρω από οποιοδήποτε σώμα, είτε είναι σε ηρεμία είτε κινείται, υπάρχουν άλλα σώματα, μερικά ή όλα από τα οποία δρουν με κάποιο τρόπο στο σώμα και επηρεάζουν την κατάσταση της κίνησής του. Για να μάθετε την επίδραση των γύρω σωμάτων, είναι απαραίτητο να μελετήσετε κάθε μεμονωμένη περίπτωση.
Ας θεωρήσουμε οποιοδήποτε σώμα σε ηρεμία που δεν έχει επιτάχυνση και η ταχύτητα είναι σταθερή και ίση με το μηδέν. Ας πούμε ότι θα είναι μια μπάλα κρεμασμένη σε ένα λαστιχένιο κορδόνι. Είναι σε ηρεμία σε σχέση με τη Γη. Υπάρχουν πολλοί γύρω από την μπάλα διαφορετικά σώματα: το κορδόνι στο οποίο κρέμεται, πολλά αντικείμενα στο δωμάτιο και σε άλλα δωμάτια και, φυσικά, η Γη. Ωστόσο, η δράση όλων αυτών των σωμάτων στην μπάλα δεν είναι η ίδια. Εάν, για παράδειγμα, αφαιρέσετε έπιπλα από ένα δωμάτιο, αυτό δεν θα έχει καμία επίδραση στην μπάλα. Αλλά αν κόψετε το κορδόνι, η μπάλα, υπό την επίδραση της Γης, θα αρχίσει να πέφτει κάτω με επιτάχυνση. Αλλά μέχρι να κοπεί το κορδόνι, η μπάλα ήταν σε ηρεμία. Αυτό το απλό πείραμα δείχνει ότι από όλα τα σώματα που περιβάλλουν την μπάλα, μόνο δύο την επηρεάζουν αισθητά: το ελαστικό κορδόνι και η Γη. Η συνδυασμένη τους επιρροή εξασφαλίζει την κατάσταση ηρεμίας της μπάλας. Μόλις αφαιρέθηκε ένα από αυτά τα σώματα, το κορδόνι, διαταράχθηκε η κατάσταση της ειρήνης. Εάν ήταν δυνατό να αφαιρεθεί η Γη, αυτό θα διατάραζε επίσης την ηρεμία της μπάλας: θα άρχιζε να κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Από εδώ καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι οι ενέργειες δύο σωμάτων πάνω στην μπάλα - το κορδόνι και η Γη - αντισταθμίζουν (ισορροπούν) το ένα το άλλο. Όταν λένε ότι οι ενέργειες δύο ή περισσότερων φορέων αλληλοαντισταθμίζονται, αυτό σημαίνει ότι το αποτέλεσμα της κοινής δράσης τους είναι το ίδιο σαν να μην υπήρχαν καθόλου αυτά τα σώματα.
Το εξεταζόμενο παράδειγμα, καθώς και άλλα παρόμοια παραδείγματα, μας επιτρέπουν να καταλήξουμε στο εξής συμπέρασμα: εάν οι ενέργειες των σωμάτων αντισταθμίζουν η μία την άλλη, τότε το σώμα υπό την επίδραση αυτών των σωμάτων βρίσκεται σε ηρεμία.
Έτσι καταλήξαμε σε ένα από τα βασικοί νόμοι της μηχανικήςη οποία ονομάζεται Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα:
Υπάρχουν τέτοια συστήματα αναφοράς σχετικά με τα οποία τα κινούμενα σώματα διατηρούν σταθερή την ταχύτητά τους εάν δεν επηρεαστούν από άλλα σώματα ή αν αντισταθμιστεί η δράση άλλων σωμάτων.
Ωστόσο, όπως αποδείχθηκε με την πάροδο του χρόνου, ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα ικανοποιείται μόνο σε αδρανειακά συστήματα αναφοράς. Επομένως, από την άποψη σύγχρονες ιδέεςΟ νόμος του Νεύτωνα διατυπώνεται ως εξής:
Τα συστήματα αναφοράς σχετικά με τα οποία ένα ελεύθερο σώμα, όταν αντισταθμίζει τις εξωτερικές επιρροές, κινείται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα, ονομάζονται αδρανειακά συστήματα αναφοράς.
Ελεύθερο σώμαΣτην περίπτωση αυτή, ονομάζεται ένα σώμα που δεν επηρεάζεται από άλλα σώματα.
Πρέπει να θυμόμαστε ότι ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα ασχολείται με σώματα που μπορούν να αναπαρασταθούν ως υλικά σημεία.
Οι βασικοί νόμοι της κλασικής μηχανικής συλλέχθηκαν και δημοσιεύθηκαν από τον Ισαάκ Νεύτωνα (1642-1727) το 1687. Τρεις διάσημοι νόμοι συμπεριλήφθηκαν σε ένα έργο που ονομάζεται «Μαθηματικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας».
Για πολύ καιρό αυτός ο κόσμος ήταν τυλιγμένος σε βαθύ σκοτάδι
Ας γίνει φως και τότε εμφανίστηκε ο Νεύτωνας.
(Επίγραμμα 18ου αιώνα)
Αλλά ο Σατανάς δεν περίμενε πολύ για εκδίκηση -
Ήρθε ο Αϊνστάιν και όλα έγιναν όπως πριν.
(επίγραμμα 20ου αιώνα)
Διαβάστε τι συνέβη όταν ο Αϊνστάιν ήρθε σε ένα ξεχωριστό άρθρο σχετικά με τη σχετικιστική δυναμική. Στο μεταξύ, θα δώσουμε διατυπώσεις και παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων για κάθε νόμο του Νεύτωνα.
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα λέει:
Υπάρχουν τέτοια συστήματα αναφοράς, που ονομάζονται αδρανειακά, στα οποία τα σώματα κινούνται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα αν δεν ασκηθούν δυνάμεις πάνω τους ή αντισταθμιστεί η δράση άλλων δυνάμεων.
Με απλά λόγια, η ουσία του πρώτου νόμου του Νεύτωνα μπορεί να διατυπωθεί ως εξής: εάν σπρώξουμε ένα καρότσι σε έναν απολύτως επίπεδο δρόμο και φανταστούμε ότι μπορούμε να παραβλέψουμε τις δυνάμεις της τριβής των τροχών και την αντίσταση του αέρα, τότε θα κυλήσει με την ίδια ταχύτητα για ένα άπειρα πολύ καιρό.
Αδράνεια- αυτή είναι η ικανότητα ενός σώματος να διατηρεί ταχύτητα τόσο σε κατεύθυνση όσο και σε μέγεθος, απουσία επιρροών στο σώμα. Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα ονομάζεται επίσης νόμος της αδράνειας.
Πριν από τον Νεύτωνα, ο νόμος της αδράνειας διατυπώθηκε με λιγότερο σαφή μορφή από τον Galileo Galilei. Ο επιστήμονας ονόμασε την αδράνεια «άφθαρτα αποτυπωμένη κίνηση». Ο νόμος της αδράνειας του Γαλιλαίου λέει: απουσία εξωτερικών δυνάμεων, ένα σώμα είτε βρίσκεται σε ηρεμία είτε κινείται ομοιόμορφα. Η μεγάλη αξία του Νεύτωνα είναι ότι μπόρεσε να συνδυάσει την αρχή της σχετικότητας του Γαλιλαίου, τα δικά του έργα και τα έργα άλλων επιστημόνων στις «Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας».
Είναι σαφές ότι τέτοια συστήματα, όπου το κάρο ωθήθηκε και κύλησε χωρίς τη δράση εξωτερικών δυνάμεων, στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν. Οι δυνάμεις ενεργούν πάντα στα σώματα και είναι σχεδόν αδύνατο να αντισταθμιστεί πλήρως η δράση αυτών των δυνάμεων.
Για παράδειγμα, τα πάντα στη Γη βρίσκονται σε ένα σταθερό πεδίο βαρύτητας. Όταν κινούμαστε (δεν έχει σημασία αν περπατάμε, κάνουμε αυτοκίνητο ή ποδήλατο), πρέπει να ξεπεράσουμε πολλές δυνάμεις: τριβή κύλισης και τριβή ολίσθησης, βαρύτητα, δύναμη Coriolis.
Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
Θυμάστε το παράδειγμα για το καλάθι; Αυτή τη στιγμή κάναμε αίτηση σε αυτήν δύναμη! Διαισθητικά, το καλάθι θα κυλήσει και σύντομα θα σταματήσει. Αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητά του θα αλλάξει.
ΣΕ πραγματικό κόσμοΗ ταχύτητα ενός σώματος τις περισσότερες φορές αλλάζει αντί να παραμένει σταθερή. Με άλλα λόγια, το σώμα κινείται με επιτάχυνση. Εάν η ταχύτητα αυξάνεται ή μειώνεται ομοιόμορφα, τότε η κίνηση λέγεται ότι επιταχύνεται ομοιόμορφα.
Εάν ένα πιάνο πέσει κάτω από τη στέγη ενός σπιτιού, τότε κινείται ομοιόμορφα υπό την επίδραση της σταθερής επιτάχυνσης λόγω της βαρύτητας σολ. Επιπλέον, οποιοδήποτε τοξοειδές αντικείμενο πεταχτεί από ένα παράθυρο στον πλανήτη μας θα κινηθεί με την ίδια επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης.
Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα καθιερώνει τη σχέση μεταξύ της μάζας, της επιτάχυνσης και της δύναμης που ασκείται σε ένα σώμα. Ακολουθεί η διατύπωση του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα:
Η επιτάχυνση ενός σώματος (υλικού σημείου) σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς είναι ευθέως ανάλογη της δύναμης που ασκείται σε αυτό και αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα.
Εάν σε ένα σώμα ενεργούν πολλές δυνάμεις ταυτόχρονα, τότε το αποτέλεσμα όλων των δυνάμεων, δηλαδή το διανυσματικό άθροισμά τους, αντικαθίσταται σε αυτόν τον τύπο.
Σε αυτή τη διατύπωση, ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα ισχύει μόνο για κίνηση με ταχύτητα πολύ μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός.
Υπάρχει μια πιο καθολική διατύπωση αυτού του νόμου, η λεγόμενη διαφορική μορφή.
Σε κάθε απειροελάχιστο χρονικό διάστημα dtη δύναμη που ασκεί το σώμα είναι ίση με την παράγωγο της ορμής του σώματος ως προς το χρόνο.
Ποιος είναι ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα; Αυτός ο νόμος περιγράφει την αλληλεπίδραση των σωμάτων.
Ο 3ος νόμος του Νεύτωνα μας λέει ότι για κάθε ενέργεια υπάρχει μια αντίδραση. Και με την κυριολεκτική έννοια:
Δύο σώματα δρουν μεταξύ τους με δυνάμεις αντίθετες στην κατεύθυνση, αλλά ίσες σε μέγεθος.
Τύπος που εκφράζει τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα:
Με άλλα λόγια, ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα είναι ο νόμος της δράσης και της αντίδρασης.
Παράδειγμα προβλήματος που χρησιμοποιεί τους νόμους του Νεύτωνα
Εδώ είναι ένα τυπικό πρόβλημα που χρησιμοποιεί τους νόμους του Νεύτωνα. Η λύση του χρησιμοποιεί τον πρώτο και τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα.
Ο αλεξιπτωτιστής έχει ανοίξει το αλεξίπτωτό του και κατεβαίνει με σταθερή ταχύτητα. Ποια είναι η δύναμη της αντίστασης του αέρα; Το βάρος του αλεξιπτωτιστή είναι 100 κιλά.
Λύση:
Η κίνηση του αλεξιπτωτιστή είναι ομοιόμορφη και ευθύγραμμη, επομένως, σύμφωνα με Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα, η δράση των δυνάμεων σε αυτό αντισταθμίζεται.
Ο αλεξιπτωτιστής επηρεάζεται από τη βαρύτητα και την αντίσταση του αέρα. Οι δυνάμεις κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις.
Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, η δύναμη της βαρύτητας είναι ίση με την επιτάχυνση της βαρύτητας πολλαπλασιασμένη με τη μάζα του αλεξιπτωτιστή.
Απάντηση: Η δύναμη της αντίστασης του αέρα είναι ίση σε μέγεθος με τη δύναμη της βαρύτητας και κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Παρεμπιπτόντως! Για τους αναγνώστες μας υπάρχει τώρα έκπτωση 10%.
Εδώ υπάρχει ένα άλλο φυσικό πρόβλημα που θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε τη λειτουργία του τρίτου νόμου του Νεύτωνα.
Ένα κουνούπι χτυπά το παρμπρίζ ενός αυτοκινήτου. Συγκρίνετε τις δυνάμεις που δρουν σε ένα αυτοκίνητο και ένα κουνούπι.
Λύση:
Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, οι δυνάμεις με τις οποίες δρουν τα σώματα μεταξύ τους είναι ίσες σε μέγεθος και αντίθετες στην κατεύθυνση. Η δύναμη που ασκεί το κουνούπι στο αυτοκίνητο είναι ίση με τη δύναμη που ασκεί το αυτοκίνητο στο κουνούπι.
Ένα άλλο πράγμα είναι ότι οι επιδράσεις αυτών των δυνάμεων στα σώματα είναι πολύ διαφορετικές λόγω διαφορών στις μάζες και τις επιταχύνσεις.
Ισαάκ Νεύτων: μύθοι και γεγονότα από τη ζωή
Την εποχή της δημοσίευσης του κύριου έργου του, ο Νεύτων ήταν 45 ετών. Για τη δικιά μου μακροζωίαο επιστήμονας συνέβαλε τεράστια στην επιστήμη, θέτοντας τα θεμέλια σύγχρονη φυσικήκαι τον καθορισμό της ανάπτυξής του για τα επόμενα χρόνια.
Σπούδασε όχι μόνο μηχανική, αλλά και οπτική, χημεία και άλλες επιστήμες, σχεδίαζε καλά και έγραψε ποίηση. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η προσωπικότητα του Νεύτωνα περιβάλλεται από πολλούς θρύλους.
Παρακάτω παραθέτουμε μερικά γεγονότα και μύθους από τη ζωή του Ι. Νεύτωνα. Ας διευκρινίσουμε αμέσως ότι ένας μύθος δεν είναι αξιόπιστη πληροφορία. Ωστόσο, παραδεχόμαστε ότι οι μύθοι και οι θρύλοι δεν εμφανίζονται από μόνοι τους και μερικά από τα παραπάνω μπορεί κάλλιστα να αποδειχθούν αληθινά.
- Γεγονός.Ο Ισαάκ Νεύτων ήταν ένας πολύ σεμνός και ντροπαλός άνθρωπος. Απαθανάτισε τον εαυτό του χάρη στις ανακαλύψεις του, αλλά ο ίδιος δεν αναζήτησε ποτέ τη φήμη και μάλιστα προσπάθησε να την αποφύγει.
- Μύθος.Υπάρχει ένας θρύλος σύμφωνα με τον οποίο ο Νεύτων είχε θεοφάνεια όταν ένα μήλο έπεσε πάνω του στον κήπο. Ήταν η εποχή της επιδημίας πανώλης (1665-1667) και ο επιστήμονας αναγκάστηκε να εγκαταλείψει το Κέιμπριτζ, όπου εργαζόταν συνεχώς. Δεν είναι γνωστό με βεβαιότητα αν η πτώση του μήλου ήταν πραγματικά ένα τόσο μοιραίο γεγονός για την επιστήμη, καθώς οι πρώτες αναφορές σε αυτό εμφανίζονται μόνο στις βιογραφίες του επιστήμονα μετά το θάνατό του και τα δεδομένα διαφορετικών βιογράφων διαφέρουν.
- Γεγονός.Ο Νεύτων σπούδασε και μετά εργάστηκε πολύ στο Κέιμπριτζ. Λόγω του καθήκοντός του, χρειαζόταν να διδάσκει στους μαθητές αρκετές ώρες την εβδομάδα. Παρά τα αναγνωρισμένα πλεονεκτήματα του επιστήμονα, τα μαθήματα του Νεύτωνα παρακολουθήθηκαν ελάχιστα. Έτυχε να μην έρθει κανείς στις διαλέξεις του. Πιθανότατα, αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο επιστήμονας απορροφήθηκε πλήρως από τη δική του έρευνα.
- Μύθος.Το 1689, ο Νεύτων εξελέγη στο Κοινοβούλιο του Κέιμπριτζ. Σύμφωνα με το μύθο, κατά τη διάρκεια ενός και πλέον έτους παραμονής στο κοινοβούλιο, ο επιστήμονας, πάντα απορροφημένος στις σκέψεις του, πήρε το λόγο για να μιλήσει μόνο μία φορά. Ζήτησε να κλείσει το παράθυρο γιατί υπήρχε βύθισμα.
- Γεγονός.Δεν είναι γνωστό ποια είναι η τύχη του επιστήμονα και ολόκληρου σύγχρονη επιστήμη, αν είχε ακούσει τη μητέρα του και είχε αρχίσει να καλλιεργεί στο οικογενειακό αγρόκτημα. Μόνο χάρη στην πειθώ των δασκάλων και του θείου του ο νεαρός Ισαάκ συνέχισε τις σπουδές του αντί να φυτεύει παντζάρια, να απλώνει κοπριά στα χωράφια και να πίνει τα βράδια σε τοπικές παμπ.
Αγαπητοί φίλοι, θυμηθείτε - οποιοδήποτε πρόβλημα μπορεί να λυθεί! Αν δυσκολεύεστε να λύσετε ένα πρόβλημα φυσικής, δείτε τους βασικούς τύπους φυσικής. Ίσως η απάντηση είναι ακριβώς μπροστά στα μάτια σας και απλά πρέπει να τη σκεφτείτε. Λοιπόν, αν δεν έχετε καθόλου χρόνο για ανεξάρτητες σπουδές, μια εξειδικευμένη φοιτητική υπηρεσία είναι πάντα στη διάθεσή σας!
Στο τέλος, προτείνουμε να παρακολουθήσετε ένα μάθημα βίντεο με θέμα "Νόμοι του Νεύτωνα".
ΟΡΙΣΜΟΣ
Διατύπωση του πρώτου νόμου του Νεύτωνα.Υπάρχουν τέτοια συστήματα αναφοράς σχετικά με τα οποία ένα σώμα διατηρεί μια κατάσταση ηρεμίας ή μια κατάσταση ομοιόμορφης ευθύγραμμης κίνησης εάν άλλα σώματα δεν ενεργούν πάνω του ή η δράση άλλων σωμάτων αντισταθμίζεται.
Περιγραφή του πρώτου νόμου του Νεύτωνα
Για παράδειγμα,η μπάλα στο νήμα κρέμεται σε ηρεμία επειδή η δύναμη της βαρύτητας αντισταθμίζεται από την τάση του νήματος.
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα ισχύει μόνο σε . Για παράδειγμα, τα σώματα που βρίσκονται σε ηρεμία στην καμπίνα ενός αεροπλάνου που κινείται ομοιόμορφα μπορούν να αρχίσουν να κινούνται χωρίς καμία επίδραση πάνω τους από άλλα σώματα, εάν το αεροπλάνο αρχίσει να ελίσσεται. Στη μεταφορά, κατά το απότομο φρενάρισμα, οι επιβάτες πέφτουν, αν και κανείς δεν τους σπρώχνει.
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα δείχνει ότι μια κατάσταση ηρεμίας και κατάστασης δεν απαιτούν εξωτερικές επιρροές για τη διατήρησή τους. Η ιδιότητα ενός ελεύθερου σώματος να διατηρεί την ταχύτητά του αμετάβλητη ονομάζεται αδράνεια. Ως εκ τούτου, ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα ονομάζεται επίσης νόμος της αδράνειας. Η ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση ενός ελεύθερου σώματος ονομάζεται κίνηση αδράνειας.
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα περιέχει δύο σημαντικές δηλώσεις:
- όλα τα σώματα έχουν την ιδιότητα της αδράνειας.
- υπάρχουν αδρανειακά πλαίσια αναφοράς.
Πρέπει να θυμόμαστε ότι στον πρώτο νόμο του Νεύτωνα μιλάμε γιασχετικά με τα σώματα που μπορούν να ληφθούν για .
Ο νόμος της αδράνειας δεν είναι καθόλου προφανής, όπως μπορεί να φαίνεται με την πρώτη ματιά. Η ανακάλυψή του έβαλε τέλος σε μια μακροχρόνια παρανόηση. Πριν από αυτό, για αιώνες πίστευαν ότι ελλείψει εξωτερικών επιρροών στο σώμα, μπορεί να είναι μόνο σε κατάσταση ανάπαυσης, ότι η ανάπαυση είναι, όπως ήταν, η φυσική κατάσταση του σώματος. Για να κινείται ένα σώμα με σταθερή ταχύτητα, είναι απαραίτητο ένα άλλο σώμα να ενεργεί πάνω του. Η καθημερινή εμπειρία φάνηκε να το επιβεβαιώνει: για να κινείται ένα κάρο με σταθερή ταχύτητα, πρέπει να το τραβάει πάντα ένα άλογο. για να κινείται το τραπέζι στο πάτωμα, πρέπει να το τραβάτε ή να το σπρώχνετε συνεχώς, κ.λπ. Ο Galileo Galilei ήταν ο πρώτος που επεσήμανε ότι αυτό δεν είναι αλήθεια, ότι απουσία εξωτερικής επιρροής ένα σώμα δεν μπορεί μόνο να είναι σε ηρεμία , αλλά και να κινούνται ευθύγραμμα και ομοιόμορφα. Η ευθύγραμμη και ομοιόμορφη κίνηση είναι, επομένως, η ίδια «φυσική» κατάσταση των σωμάτων με την ηρεμία. Στην πραγματικότητα, ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα λέει ότι δεν υπάρχει διαφορά μεταξύ ενός σώματος σε ηρεμία και της ομοιόμορφης κίνησης σε ευθεία γραμμή.
Είναι αδύνατο να δοκιμαστεί πειραματικά ο νόμος της αδράνειας, γιατί είναι αδύνατο να δημιουργηθούν συνθήκες κάτω από τις οποίες το σώμα θα ήταν απαλλαγμένο από εξωτερικές επιρροές. Ωστόσο, το αντίθετο μπορεί πάντα να εντοπιστεί. ΤΕΛΟΣ παντων. όταν ένα σώμα αλλάζει την ταχύτητα ή την κατεύθυνση της κίνησής του, μπορείτε πάντα να βρείτε έναν λόγο - τη δύναμη που προκάλεσε αυτήν την αλλαγή.
Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2
| Ασκηση | Ένα ελαφρύ αυτοκίνητο-παιχνίδι στέκεται σε ένα τραπέζι σε ένα τρένο που κινείται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα. Όταν το τρένο φρενάρει, το αυτοκίνητο κύλησε προς τα εμπρός χωρίς καμία εξωτερική επίδραση. Τηρείται ο νόμος της αδράνειας: α) στο πλαίσιο αναφοράς που σχετίζεται με το τρένο κατά την ευθύγραμμη ομοιόμορφη κίνησή του; ενώ φρενάρεις; β) στο πλαίσιο αναφοράς που σχετίζεται με τη Γη; |
| Απάντηση | α) ο νόμος της αδράνειας ικανοποιείται στο πλαίσιο αναφοράς που σχετίζεται με το τρένο κατά τη γραμμική του κίνηση: το βαγόνι παιχνίδι βρίσκεται σε ηρεμία σε σχέση με το τρένο, αφού η δράση από τη Γη αντισταθμίζεται από την ενέργεια από τον πίνακα (αντίδραση του υποστήριξη). Κατά το φρενάρισμα, ο νόμος της αδράνειας δεν ικανοποιείται, αφού το φρενάρισμα είναι κίνηση με και το τρένο σε αυτή την περίπτωση δεν είναι αδρανειακό σύστημα αναφοράς. β) στο πλαίσιο αναφοράς που σχετίζεται με τη Γη, ο νόμος της αδράνειας ικανοποιείται και στις δύο περιπτώσεις - με ομοιόμορφη κίνηση του τρένου, το αυτοκίνητο-παιχνίδι κινείται σε σχέση με τη Γη με σταθερή ταχύτητα (ταχύτητα τρένου). Όταν το τρένο φρενάρει, το αυτοκίνητο προσπαθεί να διατηρήσει την ταχύτητά του σε σχέση με τη Γη αμετάβλητη και επομένως κυλά προς τα εμπρός. |