Область применения законов ньютона кратко
Обновлено: 05.07.2024
Можно многое рассказать о его биографии, но, поскольку для этого предназначена Википедия, достаточно просто сказать, что он был английским физиком, философом, теологом, изобретателем, алхимиком и математиком XVII и XVIII веков. Анекдот о яблоке, которое ударило его по голове и заставило задуматься о Законе всемирного тяготения, хорошо известен.
Существуют противоречивые исследования относительно того, существовало ли то яблоко, которое изменило историю человечества или нет. Есть исследования, которые утверждают, что яблоко упало, но не на голову бедному Ньютону, он просто увидел это. Исследования, в которых говорится, что яблока не существовало, утверждают, что это просто легкая для понимания история для распространения учения о гравитации.
В этой статье будет рассказано об одном из самых важных открытий: трех законах классической механики, позже названных тремя законами Ньютона.
Первый закон Ньютона
Первый закон Ньютона содержит выводы о фундаментальной симметрии Вселенной, в которой состояние движения по прямой следует считать таким же естественным, как состояние покоя.
Формулы первого закона Ньютона не существует.
Второй закон Ньютона
Закон не применяется непосредственно в ситуациях, когда масса изменяется, теряется или набирается, или если объект движется со скоростью, близкой к скорости света, и в этом случае необходимо учитывать релятивистские эффекты. Закон также не применим к очень маленьким масштабам на уровне атома, где должна использоваться квантовая механика.
Третий закон Ньютона
Это полезный инструмент для анализа ситуаций, которые несколько противоречат здравому смыслу. Например, когда маленький грузовик сталкивается с большим, интуиция подсказывает, что сила, действующая на меньший грузовик, больше. Это не так!
Примеры задачи на законы Ньютона
Вот один физический пример, чтобы понять действие третьего закона Ньютона.
Комар попадает в лобовое стекло автомобиля. Нужно сравнить силы, действующие на машину и комара.
Согласно третьему закону Ньютона силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны и противоположны по величине. Сила, с которой комар действует на автомобиль, равна силе, с которой автомобиль действует на комара.
Во-вторых, действие этих сил на тела сильно различается из-за разницы в массе и ускорении.
Парашютист открывает парашют и спускается в постоянном темпе. Насколько сильно сопротивление воздуху? Парашютист весит 100 кг.
Движение парашютиста равномерное и прямое, поэтому согласно первому закону Ньютона действие сил на него компенсируется.
На парашютиста действует сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Силы направлены в противоположные стороны.
Согласно второму закону Ньютона, сила тяжести равна ускорению свободного падения, умноженному на массу парашютиста.
Ответ: Сила сопротивления воздуха равна силе тяжести по модулю и направлена в обратном направлении.
Исаак Ньютон: мифы и факты из жизни
25 декабря христиане отмечают рождение Иисуса из Назарета. Но наука тоже празднует, потому что в тот же день, хотя и много столетий спустя, родился сэр Исаак Ньютон. Он пришел в этот мир не для того, чтобы спасти людей, но он принес человечеству три важнейших закона физики. Кроме того, он способствовал развитию большого количества научных областей, от астрономии до биологии.
Но это не единственное, что интересно в жизни английского ученого. Сегодня его также помнят из-за большого количества мифов и легенд, которые циркулируют вокруг его жизни. У некоторых действительно есть доказательства их правдивости.
Если посмотреть на биографию Исаака Ньютона, можно увидеть, что в подавляющем большинстве средств массовой информации говорится, что он родился 4 января 1643 года. Однако его день рождения отмечают 25 декабря. Как это может быть?
Ньютон родился 25 декабря 1643 года. В то время в Англии все еще использовался юлианский календарь, который в других европейских странах был заменен григорианским в 1582 году. Однако в 1752 году англичане присоединились к этой инициативе, поэтому некоторые даты того времени создают определенную путаницу. Можно сказать, что у Ньютона два дня рождения.
Что касается сцен, которые никогда не происходили, одна из самых известных — про Ньютона и яблоко, якобы заставившие его сделать одно из самых важных открытий в физике. Однако нет никаких данных о том, что это падение произошло. Но откуда тогда взялась эта история?
Все началось в 1665 году, когда из-за вспышки бубонной чумы Кембриджский университет был закрыт. Тогда еще молодой Исаак должен был забрать свои вещи и вернуться в дом своей семьи. Так началось самое плодотворное время его жизни, когда он начал некоторые из своих самых важных занятий. Возле дома росли три яблони, к которым Ньютон иногда выходил размышлять о науке и жизни. Но ни в одном из своих произведений он никогда не заявлял, что падение яблока ему на голову имело какое-либо отношение к началу его исследований гравитации. Фактически, первым, кто упомянул об этом, был писатель Уильям Стьюкли, опубликовавший рассказ об ученом незадолго до его смерти. В нем он описал, как сам Ньютон сказал ему, что, когда он увидел, как яблоки падают, то задался вопросом, почему они падают перпендикулярно, а не вверх или вбок. С тех пор многие другие биографы изменили это событие, создав настоящую легенду, достоверность которой совершенно неизвестна. В любом случае, как утверждают специалисты, закон всемирного тяготения не мог быть открытым из-за внезапного падения фрукта. И уж тем более удара по голове.
Хотя Ньютон особенно известен своими тремя законами и яблоком, которого никогда не существовало, любопытство ученого и стремление узнать побудили его заняться исследованиями во многих других областях. Его работы в области оптики выделяются не только с физической, но и с биологической точки зрения. Его очень интересовало, как глаза могут преобразовывать свет в изображения. Он мог бы изучить, что происходит с животными или трупами, но он хотел знать механизмы, происходящие с живыми людьми. И зная, что никто не станет добровольцем для его экспериментов, он решил стать подопытным кроликом. Для этого он вставил длинную иглу в глазницу, очень близко к кости, так что концом этого она могла прижать глаз, выгибая его. Как он позже записал в своих рабочих тетрадях, когда он прижал иглу к передней части глаза, то увидел белые и темные круги , которые менялись по мере того, как он двигал глазным яблоком. Судя по всему, его зрение после этого эксперимента не пострадало.
Законы Ньютона — это законы соотношения между силами, действующими на массивное тело, и движением тела, это их взаимодействие; всего их 3, и впервые их сформулировал английский физик и математик сэр Исаак Ньютон в 1686 году.
Законы Ньютона кратко:
1-й закон Ньютона: закон инерции — если на тело не действуют внешние силы, то покоящееся тело будет оставаться в покое, а движущееся тело останется в равномерном движении по прямой.
2-й закон Ньютона: основной закон динамики — существует связь между силой, которая действует на тело и ускорением (тело приобретает ускорение из-за действующей на него силы, т.е. F = m × a).
3-й закон Ньютона: закон равенства действия и противодействия — на каждое действие существует равное и противоположное противодействие.
Сила — это мера взаимодействия тел и измеряется в ньютонах (Н; единица измерения 1 Н = 1 кг·м/с²). Ньютон — это интенсивность силы, приложенная к частице массой 1 кг, вызывающая ускорение 1 метр в секунду в секунду, т.е. 1 м/с².
Первый закон Ньютона: закон инерции
Определение
Если на тело не действуют внешние силы, то покоящееся тело будет оставаться в покое, а движущееся тело останется в равномерном движении по прямой.
Этот закон также используется как определение инерции.
Если на объект не действует внешняя сила, то его скорость будет постоянной. Если скорость будет нулевой, то и объект не сдвинется с места. Если будет существовать внешняя сила, из-за этой силы его скорость изменится.
Имеется в виду, что вещи не останавливаются, не начинают двигаться сами по себе и не меняют направление без силы, которая действует на них извне, что и вызывает такие изменения их движений.
Например, при игре в футбол мяч полетит в ту сторону, куда игрок его пнёт. Так, объект, на который действует сила, может изменить свою скорость и направление. Когда мяч попадает в ворота, другая сила (сила сетки ворот) действует на него, останавливая.
Другое определение инерции:
Инерция — это свойство тел, заставляющее их сопротивляться изменениям скорости и/или направления.
Формулы первого закона Ньютона не существует.
Второй закон Ньютона: основной закон динамики
Определение
Существует связь между силой (F), которая действует на тело (массы m), и ускорением (a). Тело приобретает ускорение из-за действующей на него силы.
Например, если взять два круглых предмета разной массы и ударить по ним битой (на картинке — бейсбольный мяч и шар для боулинга) с одинаковой силой, то результат будет разный.
Поскольку у них разная масса, то при ударе с одинаковой силой они будут перемещаться на разное расстояние и с разной скоростью. Если увеличится сила удара по тому же бейсбольному мячу, то результат тоже изменится — он улетит дальше.
Насколько объект ускоряется (a), зависит от массы тела (m) и силы, приложенной к нему (F).
Например, воздействие силы (F) 15 Н (Ньютонов) на бейсбольный мяч (массой m1) будет намного больше, чем та же самая сила, действующая на шар для боулинга (массой m2).
Формула
F — сила, приложенная к телу (в Н)
m — масса тела (в кг)
a — ускорение тела (в м/с²)
То есть ускорение (a) прямо пропорционально силе, приложенной к телу (F) и обратно пропорционально массе тела (m). F — это сила, возникающая в результате всех сил, действующих на тело.
Пример использования формулы
Сколько требуется силы для разгона автомобиля массой 1000 кг со скоростью 5 м/с²?
Используем эту формулу
F = 1000 кг × 5 м/с² = 5000 Н
Ответ: сила, необходимая для разгона автомобиля массой 1000 кг со скоростью 5 м/с², составляет 5000 Ньютонов.
Третий закон Ньютона: закон равенства действия и противодействия
Определение
На каждое действие существует равное и противоположное противодействие/реакция.
Имеется в виду, что на каждую силу действия, приложенную к телу, возникает другая сила противодействия в другом теле, и эта сила (реакции/противодействия) имеет ту же интенсивность, что и сила действия, но она действует в противоположном направлении. Так, парами, эти силы появляются и компенсируют друг друга.
Действие — это сила стопы атлета на земле, а сила противодействия заключается в том, что земля отталкивает тело в противоположном направлении.
Таким образом, 3 закон Ньютона объясняет то, как мы можем бегать и ходить по земле.
Другой пример: когда каратист ударяет по боксёрской груше, она "ударяет" каратиста с той же силой, и это понятно по тому, как у него болит от этого удара нога.
Формула
Для постоянной массы тела справедлива следующая формула:
F1 — сила действия первого тела на второе;
F2 — сила действия второго тела на первое.
Эта формула означает, что взаимодействие двух тел даёт пару сил F1 и F2, которые:
Первый закон - налицо все связанное с инерцией. Например, планеты движутся сами по инерции. В технике - использование маховиков, которые прокручивают вал в те моменты, когда не действует сила двигателя.
Второй закон - обычно связан с ускорениями под действием сил. В природе - свободное падение. В технике - ускорение автомобиля, поезда, самолёта, а также их торможение.
Третий закон - чаще имеет место при столкновениях. В природе - удар тела о землю при падении, в технике - дорожно-транспортные происшествия.
Первый закон Ньютона. Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела (или действия других тел компенсируются). Этот закон часто называется законом инерции, поскольку движение с постоянной скоростью при компенсации внешних воздействий на тело называется инерцией.
Второй закон Ньютона. Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение ответы на экзамен — ускорение прямо пропорционально действующей (или равнодействующей) силе и обратно пропорционально массе тела.
Третий закон Ньютона. Из опытов по взаимодействию тел следует ответы на экзамен, из второго закона Ньютона ответы на экзамен ПОЭТОМУ ответы на экзамен. Силы взаимодействия между телами направлены по одной прямой, равны по величине, противоположны по направлению, приложены к разным телам (поэтому не могут у равновешиватъ друг друга), всегда действуют парами и имеют одну и ту же природу.
Законы Ньютона позволяют объяснить закономерности движения планет, их естественных и искусственных спутников. Иначе, позволяют предсказывать траектории движения планет, рассчитывать траектории космических кораблей и их координаты в любые заданные моменты времени. В земных условиях они позволяют объяснить течение воды, движение многочисленных и разнообразных транспортных средств (движение автомобилей, кораблей, самолетов, ракет). Для всех этих движений, тел и сил справедливы законы Ньютона.
Но большинство людей не догадывается, что три закона динамики Ньютона можно по аналогии использовать и для повышения продуктивности, упрощения рабочего процесса и улучшения своей жизни.
Позвольте мне такую аналогию назвать законами продуктивности Ньютона.
Первый закон продуктивности Ньютона
Первый закон динамики: Тело остается в состоянии покоя или продолжает движение с постоянной скоростью, если на него не действует внешняя сила (т.е. движущееся тело стремится продолжать движение, а покоящееся — оставаться в состоянии покоя).
Инертность — фундаментальный закон вселенной. Первый закон Ньютона применим и к продуктивности. Тело в состоянии покоя стремится оставаться в покое.
Хорошая новость? Закон работает и по-другому. Движущееся тело стремится продолжать движение. В отношении продуктивности это означает только одно: Самое важное — найти способ начать. Начав, продолжать движение гораздо легче.
Итак, какой же наилучший способ начать, когда находишься во власти инертности?
По своему опыту могу сказать, что проверенным методом начать работу является правило двух минут.
Вот как звучит правило двух минут в применении к продуктивности: Чтобы преодолеть инертность, найдите способ приступить к выполнению задачи в течение менее двух минут.
Обратите внимание, что речь не идет о завершении работы. Фактически, не нужно даже непосредственно работать. Но благодаря первому закону Ньютона, вы часто будете замечать, что, начав эту небольшую часть задания в течение двух минут, продолжать работать будет гораздо легче.
- Возможно, прямо сейчас вам не хочется отправляться на пробежку. Но если вы обуете кроссовки и наполните водой бутылку, этого небольшого стартового действия будет достаточно, чтобы заставить вас выйти из дома.
- Возможно, прямо сейчас вы смотрите на пустой экран и не можете заставить себя начать писать отчет. Но если в течение двух минут вы напишете какие-то случайные предложения, то может оказаться, что необходимые фразы начнут сами рождаться под вашими пальцами.
- Возможно, прямо сейчас вам нужно выполнить творческое задание, а вы не можете заставить себя хоть что-то нарисовать. Но если вы начертите на листе бумаги случайную линию, а затем превратите ее в собаку, то сможете ощутить, как начинается прилив творческих сил.
Второй закон продуктивности Ньютона
Второй закон динамики: F=ma. Векторная сумма сил, действующих на тело, равна произведению массы этого тела и вектора ускорения этого тела (т.е. сила равна произведению массы и ускорения).
Давайте рассмотрим составляющие этого уравнения и то, как оно может быть применено к продуктивности.
В данном уравнении надо обратить внимание на один важный момент. Сила F — векторная величина. Вектор характеризуется величиной (сколько работы вы выполняете) и направлением (куда направлена эта работа). Другими словами, если вы хотите придать телу ускорение в определенном направлении, то имеет значение, как величина прилагаемого усилия, так и направление этого усилия.
Знаете что? В жизни все происходит точно так же.
Если вы хотите быть продуктивны, это зависит не только от того, насколько напряженно вы трудитесь (величина), но также от того, куда вы прилагаете усилия (направление). Это справедливо как для крупных, значимых дел нашей жизни, так и для небольших повседневных задач.
Например, одни и те же способности можно приложить в различных направлениях и получить абсолютно разные результаты.
Проще говоря, у вас есть только определенное количество сил, которое вы можете вложить в вашу работу, и направление приложения сил так же важно, как и то, насколько напряженно вы трудитесь.
Третий закон продуктивности Ньютона
Третий закон динамики: Если одно тело воздействует на второе, то второе тело тоже воздействует на первое с силой, равной по величине, но противоположной по направлению (т.е. силы равны и противоположны по направлению).
У каждого из нас есть средняя скорость, с которой мы работаем в повседневной жизни. Наш обычный уровень продуктивности и эффективности обычно является балансом производительных и непроизводительных сил, согласно формуле Ньютона — равных по величине и противоположных по направлению.
В нашей жизни есть производительные усилия — концентрация, позитив и мотивация. Есть также усилия непроизводительные — стресс, недосыпание и попытки заниматься одновременно слишком многими делами.
Если мы хотим стать более эффективными и продуктивным, у нас есть два варианта.
Если вы уменьшаете непроизводительные силы в своей жизни, ваша продуктивность возрастает естественным образом. Это как если бы вы чудесным образом избавились от руки, которая вас тянет назад. (Как я люблю говорить: если бы вы устранили все факторы, мешающие вам стать продуктивным, вам не потребовались бы советы по повышению продуктивности.)
Читайте также: