Реферат на тему первый закон ньютона

Обновлено: 05.07.2024

Мы уже говорили об основах классической механики. Настала пора поговорить о них подробнее и затронуть в обсуждении чуть больше, чем просто основу. В этой статье мы подробно разберем основные законы классической механики. Как вы уже догадались, речь пойдет о законах Ньютона.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Был долго этот мир глубокой тьмой окутан
Да будет свет, и тут явился Ньютон.

Но сатана недолго ждал реванша -
Пришел Эйнштейн, и стало все как раньше.

(Эпиграмма 20-го века)

Что стало, когда пришел Эйнштейн, читайте в отдельном материале про релятивистскую динамику. А мы пока приведем формулировки и примеры решения задач на каждый закон Ньютона.

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона гласит:

Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, в которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не действуют никакие силы или действие других сил скомпенсировано.

Проще говоря, суть первого закона Ньютона можно сформулировать так: если мы на абсолютно ровной дороге толкнем тележку и представим, что можно пренебречь силами трения колес и сопротивления воздуха, то она будет катиться с одинаковой скоростью бесконечно долго.

Инерция – это способность тела сохранять скорость как по направлению, так и по величине, при отсутствии воздействий на тело. Первый закон Ньютона еще называют законом инерции.

Понятно, что таких систем, где тележку толкнули, а она покатилась без действия внешних сил, на самом деле не бывает. На тела всегда действуют силы, причем скомпенсировать действие этих сил полностью практически невозможно.

Например, все на Земле находится в постоянном поле силы тяжести. Когда мы передвигаемся (не важно, ходим пешком, ездим на машине или велосипеде), нам нужно преодолевать множество сил: силу трения качения и силу трения скольжения, силу тяжести, силу Кориолиса.

Второй закон Ньютона

Помните пример про тележку? В этот момент мы приложили к ней силу! Интуитивно понятно, что тележка покатится и вскоре остановится. Это значит, ее скорость изменится.

В реальном мире скорость тела чаще всего изменяется, а не остается постоянной. Другими словами, тело движется с ускорением. Если скорость нарастает или убывает равномерно, то говорят, что движение равноускоренное.

Если рояль падает с крыши дома вниз, то он движется равноускоренно под действием постоянного ускорения свободного падения g. Причем любой дугой предмет, выброшенный из окна на нашей планете, будет двигаться с тем же ускорением свободного падения.

Второй закон Ньютона устанавливает связь между массой, ускорением и силой, действующей на тело. Приведем формулировку второго закона Ньютона:

Ускорение тела (материальной точки) в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе.

Если на тело действует сразу несколько сил, то в данную формулу подставляется равнодействующая всех сил, то есть их векторная сумма.

В такой формулировке второй закон Ньютона применим только для движения со скоростью, много меньшей, чем скорость света .

Существует более универсальная формулировка данного закона, так называемый дифференциальный вид.

В любой бесконечно малый промежуток времени dt сила, действующая на тело, равна производной импульса тела по времени.

Третий закон Ньютона

В чем состоит третий закон Ньютона? Этот закон описывает взаимодействие тел.

3 закон Ньютона говорит нам о том, что на любое действие найдется противодействие. Причем, в прямом смысле:

Два тела воздействуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по модулю.

Формула, выражающая третий закон Ньютона:

Другими словами, третий закон Ньютона - это закон действия и противодействия.

Пример задачи на законы Ньютона

Вот типичная задачка на применение законов Ньютона. В ее решении используются первый и второй законы Ньютона.

Десантник раскрыл парашют и опускается вниз с постоянной скоростью. Какова сила сопротивления воздуха? Масса десантника – 100 килограмм.

Решение:

Движение парашютиста – равномерное и прямолинейное, поэтому, по первому закону Ньютона, действие сил на него скомпенсировано.

На десантника действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Силы направлены в противоположные стороны.

По второму закону Ньютона, сила тяжести равна ускорению свободного падения, умноженному на массу десантника.

Ответ: Сила сопротивления воздуха равна силе тяжести по модулю и противоположна направлена.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

А вот еще одна физическая задачка на понимание действия третьего закона Ньютона.

Комар ударяется о лобовое стекло автомобиля. Сравните силы, действующие на автомобиль и комара.

Решение:

По третьему закону Ньютона, силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. Сила, с которой комар действует на автомобиль, равна силе, с которой автомобиль действует на комара.

Другое дело, что действие этих сил на тела сильно отличаются вследствие различия масс и ускорений.

Исаак Ньютон: мифы и факты из жизни

На момент публикации своего основного труда Ньютону было 45 лет. За свою долгую жизнь ученый внес огромный вклад в науку, заложив фундамент современной физики и определив ее развитие на годы вперед.

Он занимался не только механикой, но и оптикой, химией и другими науками, неплохо рисовал и писал стихи. Неудивительно, что личность Ньютона окружена множеством легенд.

Ниже приведены некоторые факты и мифы из жизни И. Ньютона. Сразу уточним, что миф – это не достоверная информация. Однако мы допускаем, что мифы и легенды не появляются сами по себе и что-то из перечисленного вполне может оказаться правдой.

Факт. Исаак Ньютон был очень скромным и застенчивым человеком. Он увековечил себя благодаря своим открытиям, однако сам никогда не стремился к славе и даже пытался ее избежать.
Миф. Существует легенда, согласно которой Ньютона осенило, когда на наго в саду упало яблоко. Это было время чумной эпидемии (1665-1667), и ученый был вынужден покинуть Кембридж, где постоянно трудился. Точно неизвестно, действительно ли падение яблока было таким роковым для науки событием, так как первые упоминания об этом появляются только в биографиях ученого уже после его смерти, а данные разных биографов расходятся.
Факт. Ньютон учился, а потом много работал в Кембридже. По долгу службы ему нужно было несколько часов в неделю вести занятия у студентов. Несмотря на признанные заслуги ученого, занятия Ньютона посещались плохо. Бывало, что на его лекции вообще никто не приходил. Скорее всего, это связано с тем, что ученый был полностью поглощен своими собственными исследованиями.
Миф. В 1689 году Ньютон был избран членом Кембриджского парламента. Согласно легенде, более чем за год заседания в парламенте вечно поглощенный своими мыслями ученый взял слово для выступления всего один раз. Он попросил закрыть окно, так как был сквозняк.
Факт. Неизвестно, как бы сложилась судьба ученого и всей современной науки, если бы он послушался матери и начал заниматься хозяйством на семейной ферме. Только благодаря уговорам учителей и своего дяди юный Исаак отправился учиться дальше вместо того, чтобы сажать свеклу, разбрасывать по полям навоз и по вечерам выпивать в местных пабах.

Дорогие друзья, помните - любую задачу можно решить! Если у вас возникли проблемы с решением задачи по физике, посмотрите на основные физические формулы. Возможно, ответ перед глазами, и его нужно просто рассмотреть. Ну а если времени на самостоятельные занятия совершенно нет, специализированный студенческий сервис всегда к вашим услугам!

В самом конце предлагаем посмотреть видеоурок на тему "Законы Ньютона".

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Законы Ньютона – в зависимости от того, под каким углом на них посмотреть, – представляют собой либо конец начала, либо начало конца классической механики. В любом случае это поворотный момент в истории физической науки – блестящая компиляция всех накопленных к тому историческому моменту знаний о движении физических тел в рамках физической теории, которую теперь принято именовать классической механикой. Можно сказать, что с законов движения Ньютона пошел отсчет истории современной физики и вообще естественных наук.

Первый закон Ньютона

Учитывая столь серьезный, исторически сложившийся провал, первый закон Ньютона сформулирован безоговорочно революционным образом. Он утверждает, что если какую-либо материальную частицу или тело попросту не трогать, оно будет продолжать прямолинейно двигаться с неизменной скоростью само по себе. Если тело равномерно двигалось по прямой, оно так и будет двигаться по прямой с неизменной скоростью. Если тело покоилось, оно так и будет покоиться, пока к нему не приложат внешних сил. Чтобы просто сдвинуть физическое тело с места, к нему нужно обязательно приложить стороннюю силу. Возьмем самолет: он ни за что не стронется с места, пока не будут запущены двигатели. Казалось бы, наблюдение самоочевидное, однако, стоит нам отвлечься от прямолинейного движения, как оно перестает казаться таковым. При инерционном движении тела по замкнутой циклической траектории его анализ с позиции первого закона Ньютона только и позволяет точно определить его характеристики.

Теперь заменим ядро легкоатлетического молота планетой, молотобойца – Солнцем, а струну – силой гравитационного притяжения: вот вам и ньютоновская модель Солнечной системы.

Первый закон Ньютона играет и еще одну важную роль с точки зрения нашего естествоиспытательского отношения к природе материального мира. Он подсказывает нам, что любое изменение в характере движения тела свидетельствует о присутствии внешних сил, воздействующих на него. Условно говоря, если мы наблюдаем, как железные опилки, например, подпрыгивают и налипают на магнит, или, доставая из сушилки стиральной машины белье, выясняем, что вещи слиплись и присохли одна к другой, мы можем чувствовать себя спокойно и уверенно: эти эффекты стали следствием действия природных сил (в приведенных примерах это силы магнитного и электростатического притяжения соответственно).

Второй закон Ньютона

Если первый закон Ньютона помогает нам определить, находится ли тело под воздействием внешних сил, то второй закон описывает, что происходит с физическим телом под их воздействием. Чем больше сумма приложенных к телу внешних сил, гласит этот закон, тем большее ускорение приобретает тело. Это раз. Одновременно, чем массивнее тело, к которому приложена равная сумма внешних сил, тем меньшее ускорение оно приобретает. Это два. Интуитивно эти два факта представляются самоочевидными, а в математическом виде они записываются так:

где F – сила, m – масса, а – ускорение. Это, наверное, самое полезное и самое широко используемое в прикладных целях из всех физических уравнений. Достаточно знать величину и направление всех сил, действующих в механической системе, и массу материальных тел, из которых она состоит, и можно с исчерпывающей точностью рассчитать ее поведение во времени.

Именно второй закон Ньютона придает всей классической механике ее особую прелесть – начинает казаться, будто весь физический мир устроен, как наиточнейший хронометр, и ничто в нем не ускользнет от взгляда пытливого наблюдателя. Назовите мне пространственные координаты и скорости всех материальных точек во Вселенной, словно говорит нам Ньютон, укажите мне направление и интенсивность всех действующих в ней сил, и я предскажу вам любое ее будущее состояние. И такой взгляд на природу вещей во Вселенной бытовал вплоть до появления квантовой механики .

Третий закон Ньютона

За этот закон, скорее всего, Ньютон и снискал себе почет и уважение со стороны не только естествоиспытателей, но и ученых-гуманитариев и попросту широких масс. Его любят цитировать (по делу и без дела), проводя самые широкие параллели с тем, что мы вынуждены наблюдать в нашей обыденной жизни, и притягивают чуть ли не за уши для обоснования самых спорных положений в ходе дискуссий по любым вопросам, начиная с межличностных и заканчивая международными отношениями и глобальной политикой. Ньютон, однако, вкладывал в свой названный впоследствии третьим закон совершенно конкретный физический смысл и едва ли замышлял его в ином качестве, нежели как точное средство описания природы силовых взаимодействий. Закон этот гласит, что если тело А воздействует с некоей силой на тело В, то тело В также воздействует на тело А с равной по величине и противоположной по направлению силой. Иными словами, стоя на полу, вы воздействуете на пол с силой, пропорциональной массе вашего тела. Согласно третьему закону Ньютона пол в это же время воздействует на вас с абсолютно такой же по величине силой, но направленной не вниз, а строго вверх. Этот закон экспериментально проверить нетрудно: вы постоянно чувствуете, как земля давит на ваши подошвы.

Первый закон механики, или закон инерции (инерция – это свойство тел сохранять свою скорость при отсутствии действия на него других тел), как его часто называют, был установлен еще Галилеем. Но строгую формулировку этого закона дал и включил его в число основных законов механики Ньютон. Закон инерции относится к самому простому случаю движения – движению тела, на которое не оказывают воздействия другие тела. Такие тела называются свободными телами.

Ответить на вопрос, как движутся свободные тела, не обращаясь к опыту, нельзя. Однако нельзя поставить ни одного опыта, который бы в чистом виде показал, как движется ни с чем не взаимодействующее тело, так как таких тел нет. Как же быть?

Имеется лишь один выход. Надо создать для тела условия, при которых влияние внешних воздействий можно делать все меньшим и меньшим, и наблюдать, к чему это ведет. Можно, например, наблюдать за движением гладкого камня на горизонтальной поверхности, после того как ему сообщена некоторая скорость. (Притяжение камня к земле уравновешивается действием поверхности, на которую он опирается, и на скорость его движения влияет только трение.) При этом легко обнаружить, что чем более гладкой является поверхность, тем медленнее будет уменьшаться скорость камня. На гладком льду камень скользит весьма долго, заметно не меняя скорость. Трение можно уменьшить до минимума с помощью воздушной подушки – струй воздуха, поддерживающих тело над твердой поверхностью, вдоль которой происходит движение. Этот принцип используется в водном транспорте (суда на воздушной подушке). На основе подобных наблюдений можно заключить: если бы поверхность была идеально гладкой, то при отсутствии сопротивления воздуха (в вакууме) камень совсем не менял бы своей скорости. Именно к такому выводу впервые пришел Галилей.

С другой стороны, нетрудно заметить, что, когда скорость тела меняется, всегда обнаруживается воздействие на него других тел. Отсюда можно прийти к выводу, что тело, достаточно удаленное от других тел и по этой причине не взаимодействующее с ними, движется с постоянной скоростью.

Движение относительно, поэтому имеет смысл говорить лишь о движении тела по отношению к системе отсчета, связанной с другим телом. Сразу же возникает вопрос: будет ли свободное тело двигаться с постоянной скоростью по отношению к любому другому телу? Ответ, конечно, отрицательный. Так, если по отношению к Земле свободное тело движется прямолинейно и равномерно, то по отношению к вращающейся карусели тело заведомо так двигаться не будет.

Наблюдения за движениями тел и размышления о характере этих движений приводят нас к заключению о том, что свободные тела движутся с постоянной скоростью, по крайней мере, по отношению к определенным телам и связанным с ними системам отсчета. Например, по отношению к Земле. В этом состоит главное содержание закона инерции.

Поэтому первый закон Ньютона может быть сформулирован так:

существуют такие системы отсчета, относительно которых тело (материальная точка) при отсутствии на неё внешних воздействий (или при их взаимной компенсации) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Инерциальная система отсчета

Первый закон Ньютона утверждает (это с той или иной степенью точности можно проверить на опыте) о том, что инерциальные системы существуют в действительности. Этот закон механики ставит в особое, привилегированное положение инерциальные системы отсчета.

Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, называют инерциальными.

Инерциальные системы отсчета – это системы, относительно которых материальная точка при отсутствии на нее внешних воздействий или их взаимной компенсации покоится или движется равномерно и прямолинейно.

Инерциальных систем существует бесконечное множество. Система от-счета, 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.

С гораздо большей точностью можно считать инерциальной систему отсчета, в которой начало координат совмещено с центром Солнца, а координатные оси направлены к неподвижным звездам. Эту систему отсчета называют гелиоцентрической.

Инерциальными являются системы отсчета, которые движутся равномерно и прямолинейно относительно какой-либо инерциальной системы отсчета.

Галилей установил, что никакими механическими опытами, поставлен-ными внутри инерциальной системы отсчета, невозможно установить, покоится эта система или движется равномерно и прямолинейно. Это утверждение носит название принципа относительности Галилея или механического принципа относительности.

Этот принцип был впоследствии развит А. Эйнштейном и является одним из постулатов специальной теории относительности. Инерциальные системы отсчета играют в физике исключительно важную роль, так как, согласно принципу относительности Эйнштейна, математическое выражение любою закона физики имеет одинаковый вид в каждой инерциальной системе отсчета. В дальнейшем мы будем пользоваться только инерциальными системами (не упоминая об этом каждый раз).

Системы отсчета, в которых первый закон Ньютона не выполняется, называют неинерциальными.

К таким системам относится любая система отсчета, движущаяся с ускорением относительно инерциальной системы отсчета.

В механике Ньютона законы взаимодействия тел формулируются для класса инерциальных систем отсчета.

Примером 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).

О том, что телу свойственно сохранять не любое движение, а именно прямолинейное, свидетельствует, например, следующий опыт (рис. 2). Шарик, двигавшийся прямолинейно по плоской горизонтальной поверхности, сталкиваясь с преградой, имеющей криволинейную форму, под действием этой преграды вынужден двигаться по дуге. Однако когда шарик доходит до края преграды, он перестает двигаться криволинейно и вновь начинает двигаться по прямой. Обобщая результаты упомянутых (и аналогичных им) наблюдений, можно сделать вывод, что если на данное тело не действуют другие тела или их действия взаимно компенсируются, это тело покоится или же скорость его движения остается неизменной относительно системы отсчета, неподвижно связанной с поверхностью Земли.

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

Введение

Исаак Ньютон — великий английский физик, астроном и математик, механик. Высокой похвалы заслуживают работы Ньютона, в которых он заложил основы научного понимания законов Вселенной и заменил фантастические религиозные домыслы.

Исаак Ньютон родился в 1643 году в Вулсторпе, недалеко от Грантема, сына бедной фермерской семьи. Он учился в Кембриджском университете. В 1672 году Исаак Ньютон стал членом, а с 1673 года — постоянным президентом Лондонского королевского общества Английской академии наук. С 1669 по 1701 год Исаак Ньютон был членом Лондонского королевского общества. С 1669 по 1701 год Ньютон был профессором физики и математики в Кембриджском университете.

Физические открытия Ньютона были тесно связаны с решением астрономических проблем. Независимо от Г. Лейбница, Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисление. Чуть позже он обнаружил рассеяние света, хроматические аберрации; изучил интерференцию и дифракцию, а также кольца, которые позднее были названы его именем. Оптика Ньютона родилась из попытки улучшить линзы для астрономических преломляющих телескопов и освободить их от искажений — аберраций. В 1668 году он разработал конструкцию зеркального телескопа, а в 1672 году был избран членом Лондонского королевского общества. Основываясь на установленном им законе гравитации, Ньютон пришел к выводу, что все планеты и кометы притягиваются Солнцем, а спутники — планетами с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния, и разработал теорию движения небесных тел. Ньютон показал, что из закона всемирного гравитационного потока законы Кеплера, пришли к выводу о неизбежности отклонений от этих законов из-за возмутительного действия на каждой планете или спутнике от других тел Солнечной системы. Теория гравитации позволила ему объяснить многие астрономические явления — особенности движения Луны, прецессию, приливы, сжатие Юпитера, разработать теорию фигуры Земли.

Мнения Ньютона, его способность объяснять и описывать самые разнообразные природные явления, в частности, астрономические, оказали огромное влияние на дальнейшее развитие науки.

Фундаментальные законы ньютоновской механики

Концепция Ньютона стала основой для многих технических достижений в долгосрочной перспективе. На его основе были построены многие методы научных исследований в различных областях науки.

Законы ходатайства Ньютона

Если кинематика изучает движение геометрического тела, не обладающего какими-либо свойствами материального тела, кроме свойства занимать определенное положение в пространстве и изменять это положение во времени, то динамика изучает движение реальных тел под действием действующих на них сил. Три закона механики, установленные Ньютоном, составляют основу динамики и представляют собой фундаментальный раздел классической механики.

Они могут применяться непосредственно в простейшем случае движения, когда движущееся тело рассматривается как материальная точка, а именно, когда размер и форма тела не учитываются и когда движение тела рассматривается как движение точки с грузом. В кипящей воде для описания движения точки может быть выбрана любая система координат, относительно которой определяются количества, характеризующие это движение. Любое тело, которое движется по отношению к другим телам, может рассматриваться как точка отсчета. В динамике мы имеем дело с инерциальными системами координат, которые характеризуются тем, что точка свободного материала движется относительно них с постоянной скоростью.

Первый ньютоновский закон

Закон инерции был впервые установлен Галилеем для случая горизонтального движения: Если тело движется в горизонтальной плоскости, его движение равномерно и продолжалось бы постоянно, если бы плоскость бесконечно расширялась в пространстве. Ньютон дал более общую формулировку закона инерции как первого закона движения: каждое тело находится в состоянии покоя или в прямом и равномерном движении до тех пор, пока действующие на него силы не изменят это состояние.

В жизни этот закон описывает случай, когда, перестав тянуть или толкать движущееся тело, оно останавливается и не продолжает двигаться с постоянной скоростью. Автомобиль с выключенным двигателем останавливается. Закон Ньютона требует применения тормозной силы к автомобилю, катящемуся по инерции, которая на практике представляет собой сопротивление и трение автомобильных шин о поверхность автострады. Это то, что они говорят машине разгоняться отрицательно, пока она не остановится.

Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий связь между уравнением всех сил, действующих на тело, и ускорением этого тела. Один из трех законов Ньютона.

Второй закон Ньютона гласит, что ускорение, которое испытывает тело, прямо пропорционально всем силам, воздействующим на тело, и обратно пропорционально весу тела.

Этот закон записан в виде формулы: a = F / м, где a — это ускорение тела, F — это сила, прилагаемая к телу, а m — это вес тела.

Или, более известный: F = ма в тех же выражениях.

Если вес тела меняется со временем, то второй закон Ньютона записывается более общим образом: F = dp / dt, где p — импульс (количество движений) тела, t — время, а d/dt — производная времени. Второй закон Ньютона применяется только к скоростям, значительно меньшим, чем скорость света и в инерциальных системах подсчета.

Понятие массы тела было введено на основе экспериментов по измерению ускорений двух взаимодействующих тел: Масса взаимодействующих тел обратно пропорциональна числовым значениям ускорений: m1 / m2 = — a2 / a1 или m1a1 = — m2a2.

В векторной форме это соотношение принимает форму: m1a1 = — m2a2.

Это равенство известно как Третий закон Ньютона. В модуле тела действуют друг на друга с силами, равными по величине и в противоположных направлениях. Силы, возникающие в результате взаимодействия тел, всегда имеют одну и ту же природу. Они применяются к разным телам и поэтому не могут уравновешивать друг друга. Только силы, действующие на тело, могут быть добавлены по правилам векторного сложения. На рис. 1.9.1 показан третий закон Ньютона. Мужчина действует по обвинению с тем же модулем силы, что и обвинение, действующее на человека. Эти силы направлены в противоположных направлениях. Они имеют одинаковую физическую природу — это упругие силы веревки. Ускорения, о которых сообщают оба тела, обратно пропорциональны массам тел.

Силы, действующие между частями одного и того же тела, называются внутренними силами. Когда тело движется в целом, его ускорение определяется только внешней силой. Внутренние силы исключены из второго закона Ньютона, потому что их векторная сумма равна нулю. Рассмотрим в качестве примера рис. 2, на котором изображены два тела с массой m1 и m2, жестко соединенные невесомой неразрывной нитью, которые движутся под действием внешней силы F с тем же ускорением, что и единое целое: F1 = — F2

Движение отдельных тел зависит от сил, действующих между ними. Второй ньютоновский закон, который применяется к каждому телу в отдельности.

Сложите левую и правую части этих уравнений и учтите их.

Внутренние силы были исключены из уравнения движения системы двух связанных тел.

Пространство и время в связи с механическим образом мира

Ключевым понятием механического мировоззрения было движение. Именно законы движения Ньютон считал фундаментальными законами Вселенной. Тело имеет внутреннюю врожденную способность двигаться плавно и линейно, и отклонения от этого движения связаны с действием на тело внешней силы (инерции). Мерой инерции является масса, еще одно важное понятие в классической механике. Универсальным свойством тел является гравитация.

Для решения проблем взаимодействия тела Ньютон предложил принцип диапазона. Согласно этому принципу, взаимодействие между телами на любом расстоянии происходит немедленно и без материальных посредников.

В механической картине мира все события строго предписывались законами механики. Совпадение было в корне исключено из картины мира. Как говорил о. Лаплас, если бы существовал гигантский дух, способный охватить весь мир (зная координаты всех тел в мире и силы, действующие на них), то он определенно мог бы предсказать будущее этого мира.

Жизнь и дух в механическом образе мира не имели качественных характеристик. Поэтому присутствие человека в мире ничего не изменило. Как только человек исчезает с лица земли, мир продолжает существовать так, как будто ничего не произошло.

На основе механического образа мира в XVIII — начале XIX века была разработана земная, небесная и молекулярная механика. Стремительное развитие технологий. Это привело к абсолютизации механического мировоззрения, к тому, что оно стало считаться универсальным.

В то же время физика начала собирать эмпирические данные, которые противоречили механическому образу мира. Таким образом, помимо рассмотрения системы материальных точек, которая полностью соответствовала бы корпускулярным представлениям о материи, необходимо было ввести понятие непрерывной среды, которая на самом деле уже не связана с корпускулярной, а с континуумными представлениями о материи. Чтобы объяснить световые явления, было введено понятие эфира — особой тонкой и абсолютно непрерывной световой материи.

В XIX веке методы механики были распространены на область тепловых явлений, электричества и магнетизма. Это, казалось бы, свидетельствует о большом успехе механического понимания мира как общей отправной точки для науки. Но, пытаясь выйти за пределы механики материи, точки должны были вводить все больше и больше новых искусственных и предположений, которые постепенно готовили коллапс механического мировоззрения. Подобно световым явлениям, термины тепло, электричество и магнетизм были введены для объяснения тепла, электрических и магнитных жидкостей как особых видов твердого вещества.

Хотя механический подход к этим явлениям был неприемлем, экспериментальные факты были искусственно адаптированы к механической картине мира. Попытки построить атомистическую модель воздуха продолжались и в XX в. Эти факты, не вписывающиеся в ход механического мировоззрения, показали, что противоречия между устоявшейся системой взглядов и эмпирическими данными несовместимы. Физика нуждалась в существенном изменении представлений о материи, в изменении физического мировоззрения.

Заключение

По словам Эйнштейна, Ньютон — этот гениальный гений — указал на образ мышления, экспериментальные исследования и практические построения, создал гениальные методы и прекрасно ими владел, был чрезвычайно изобретателен в поисках математических и физических доказательств, был реальной судьбой на переломном этапе духовного развития человечества. Современная физика не отвергала ньютоновскую механику, она лишь устанавливала пределы ее применимости.

Список литературы

Иродов И.Е. Основные законы механики М. :Таинство 2002
Карпенков Х.Х. Основные понятия естествознания. МОСКВА: ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ, 1998 ГОД.
Гурская И.П. Элементарная физика. М.: Наука, 1985.
Дорфман Я.Г. Всемирная история физики с начала XIX до середины XX М., 1974 г.
Доктор Ахундова. Илларионова С.В. Ньютон и философские проблемы физики XX века. Коллекция авторов под редакцией М.: Наука, 1996.
Дорфман Я.Г. мировая история физики с начала XIX до середины XX века, 1975.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Исаака Ньютона называют одним из создателей классической физики. Его открытия объясняют многие явления, причину которых до него не удалось разгадать никому.

Закон всемирного тяготения

Существует легенда, что к открытию закона тяготения Ньютона подтолкнуло наблюдение падающего с дерева яблока. По крайне мере, об этом упоминает Уильям Стьюкли, биограф Ньютона. Говорят, что ещё в молодости Ньютон задумывался над тем, почему яблоко падает вниз, а не в сторону. Но решить эту задачу ему удалось намного позже. Ньютон установил, что движение всех предметов подчиняется общему закону всемирного тяготения, который действует между всеми телами.

Яблоко падает на землю под воздействием силы, с которой Земля воздействует на него силой своего гравитационного притяжения. А какое ускорение оно получает, Ньютон объяснил с помощью трёх своих законов.

Первый закон Ньютона

То есть, если тело неподвижно, то оно так и останется в таком состоянии до тех пор, пока на него не начнёт действовать какая-то внешняя сила. И, соответственно, если тело движется равномерно и прямолинейно, то оно будет продолжать своё движение до момента начала воздействия внешней силы.

Первый закон Ньютона называют ещё Законом инерции. Инерция – это сохранение телом скорости движения, когда на него не оказывают действие никакие силы.

Второй закон Ньютона

Если первый закон Ньютона описывает, как ведёт себя тело, если на него не действуют силы, то второй закон помогает понять, что происходит с телом, когда сила начинает действовать.

Величина силы, действующей на тело, равна произведению массы тела на ускорение, которое получает тело, когда на него начинает действовать сила.

В математическом виде этот закон выгляди так:

Где F – сила, действующая на тело;

m – масса тела;

a – ускорение, которое получает тело под воздействием приложенной силы.

Из этого уравнения видно, что чем больше величина силы, воздействующей на тело, тем большее ускорение оно получит. И чем больше масса тела, на которое воздействует эта сила, тем меньше ускорит своё движение тело.

Третий закон Ньютона

Закон гласит, что если тело А воздействует на тело В с какой-то силой, то и тело В воздействует с такой же силой на тело А. Иными словами сила действия равна силе противодействия.

Например, ядро, вылетающее из пушки, действует на пушку с силой, равной силе, с какой пушка выталкивает ядро. В результате действия этой силы после выстрела пушка откатывается назад.

Из своих общих законов движения Ньютон вывел множество следствий, которые позволили сделать теоретическую механику практически совершенной. Открытый им закон всемирного тяготения связал все планеты, находящиеся на огромном расстоянии друг от друга, в единую систему и положил начало небесной механике, которая изучает движение планет.

С момента создания Ньютоном его законов прошло много времени. Но все эти законы актуальны до сих пор.

Читайте также: