Закон реферат 3 класс

Обновлено: 02.07.2024

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.

Даже в глубокой древности люди понимали, что общество не может существовать без определенных правил и законов, ведь только благодаря им можно поддерживать порядок. Все люди, независимо от социального статуса и рода деятельности, должны подчиняться этим правилам.

Конституция – главный закон России

Закон – это нормативно-правовой акт, который регулирует отношения между членами общества, а также отношения между гражданами и государством. Все нормативно-правовые акты, действующие в стране, образуют единую систему, которая называется законодательством.

Все законы России имеют большое значение при решении спорных вопросов, однако самым главным, самым важным из них является Конституция Российской Федерации.

В настоящее время ни одного государство не обходится без Конституции – свода определенных правил, которые должен придерживаться каждый гражданин. Все люди обязаны знать не только свои права, но и обязанности и свободы, которые им гарантирует Конституция.
К ним относятся:

Право на жизнь, личную неприкосновенность, выбор профессии и отдыха, право на жилье, медицинскую помощь, свободу передвижения.
К свободам граждан РФ относят свободу мысли и слова, совести, вероисповедания.
Обязанности граждан: оплата налогов, соблюдение законов, охрана природы и окружающей среды, защита Родины.

Конституция Российской Федерации была принята 12 декабря 1993 года.

Права человека

В ХХ столетии самым страшным событием, потрясшим весь мир, стала Вторая мировая война. Миллионы людей оказались совершенно беззащитны перед жестокостью, агрессией и произволом фашизма.

После окончания войны, 10 декабря 1948 года на общем собрании Организации Объединенных Наций были приняты документы, защищающие права человека. Самым главным среди них стала Всеобщая Декларация прав человека. Суть этого документа проста – никто не вправе лишать человека прав, дарованных ему при жизни. Все равны перед законом и все имеют право на защиту законом.

которые читают вместе с этой

Данный документ имеет свою силу в большинстве стран, в том числе и в России.

Права ребенка

Детство – это чудесная пора в жизни каждого человека. И с самого первого дня рождения ребенок находится под надежной защитой не только любящих родителей, но и государства.

Дети, в силу своего возраста и зависимого положения от взрослых, являются самыми беззащитными гражданами. Для защиты их прав в 1924 году в Женеве была подписана первая в мире Декларация прав ребенка. Впоследствии она была усовершенствована, и в настоящее время представляет 10 важнейших принципов воспитания детей во всем мире. Декларация прав ребенка основана на защите детей от торговли, насилия, рабства, предоставлении им жилья, медицинской помощи и образования.

Во всем мире, в том числе и в России, уже много лет 1 июня отмечают международный День защиты детей. В этот день традиционно проводят детские фестивали, концерты, конкурсы, спортивные состязания.

Что мы узнали?

Примеров взаимодействия тел можно привести сколь угодно много. Когда вы, находясь в одной лодке, начнете за веревку подтягивать другую, то и ваша лодка обязательно продвинется вперед (рис. 1). Действуя на вторую лодку, вы заставляете ее действовать на вашу лодку.

Если вы ударите ногой по футбольному мячу, то немедленно ощутите об-ратное действие на ногу. При соударении двух бильярдных шаров изменяют свою скорость, т. е. получают ускорения, оба шара. Когда при формировании железнодорожного состава вагоны наталкиваются друг на друга, буферные пружины сжимаются у обоих вагонов. Все это проявления общего закона взаимодействия тел.

Действия тел друг на друга носят характер взаимодействия не только при непосредственном контакте тел. Положите, например, на гладкий стол два сильных магнита разноименными полюсами навстречу друг другу, и вы тут же обнаружите, что магниты начнут двигаться навстречу друг другу. Земля притягивает Луну (сила всемирного тяготения) и заставляет ее двигаться по криволинейной траектории; в свою очередь Луна также притягивает Землю (тоже сила всемирного тяготения). Хотя, естественно, в системе отсчета, связанной с Землей, ускорение Земли, вызываемое этой силой, нельзя обнаружить непосредственно (непосредственно нельзя обнаружить даже значительно большее ускорение, вызываемое притяжением Земли Солнцем), оно проявляется в виде приливов.

Заметные изменения скоростей обоих взаимодействующих тел наблюдаются, однако, лишь в тех случаях, когда массы этих тел не сильно отличаются друг от друга. Если же взаимодействующие тела значительно различаются по массе, заметное ускорение получает только то из них, которое имеет меньшую массу. Так, при падении камня Земля заметно ускоряет движение камня, но ускорение Земли (а ведь камень тоже притягивает Землю) практически обнаружить нельзя, так как оно очень мало.

Силы взаимодействия двух тел

Выясним с помощью опыта, как связаны между собой силы взаимодействия двух тел. Грубые измерения сил взаимодействия можно произвести на следующих опытах.

1 опыт. Возьмем два динамометра, зацепим друг за друга их крючки и, взявшись за кольца, будем растягивать их, следя за показаниями, обоих динамометров (рис. 2).

Мы увидим, что при любых растяжениях показания обоих динамометров будут совпадать; значит, сила, с которой первый динамометр действует на второй, равна силе, с которой второй динамометр действует на первый.

2 опыт. Возьмем достаточно сильный магнит и железный брусок и положим их на катки, чтобы уменьшить трение о стол (рис. 3). К магниту и бруску прикрепим одинаковые мягкие пружины, зацепленные другими концами на столе. Магнит и брусок притянутся друг к другу и растянут пружины.

Опыт показывает, что к моменту прекращения движения пружины оказываются растянутыми совершенно одинаково. Это означает, что на оба тела со стороны пружин действуют одинаковые по модулю и противоположные по направлению силы:

\(\vec F_1 = -\vec F_2 \qquad (1)\)

Так как магнит покоится, то сила \(\vec F_2\) равна по модулю и противоположна по направлению силе \(\vec F_4\), с которой на него действует брусок:

\(\vec F_1 = \vec F_4 \qquad (2)\)

Точно так же равны по модулю и противоположны по направлению силы, действующие на брусок со стороны магнита и пружины:

\(\vec F_3 = -\vec F_1 \qquad (3)\)

Из равенств (1), (2), (3) следует, что силы, с которыми взаимодействуют магнит и брусок, равны по модулю и противоположны по направлению:

\(\vec F_3 = -\vec F_4 \qquad (1)\)

Опыт показывает, что силы взаимодействия между двумя телами равны по модулю и противоположны по направлению и в тех случаях когда тела движутся.

Третий закон Ньютона

На основе этих и подобных опытов можно сформулировать третий закон Ньютона.

Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и на-правлены вдоль одной прямой в противоположные стороны.

Это означает, что если на тело А со стороны тела В действует сила \(\vec F_A\) (рис. 5), то одновременно на тело В со стороны тела А действует сила \(\vec F_B\), причем

\(\vec F_A = -\vec F_B \qquad (5)\)

Используя второй закон Ньютона, можно равенство (5) записать так:

\(m_1 \cdot \vec a_1 = -m_2 \cdot \vec a_2 \qquad (6)\)

Отсюда следует, что

Отношение модулей а₁ и а₂ ускорений взаимодействующих тел определяется обратным отношением их масс и совершенно не зависит от природы действующих между ними сил.

(Здесь имеется в виду, что никакие другие силы, кроме сил взаимодействия, на эти тела не действуют.)

В этом можно убедиться на следующем простом опыте. Поставим на гладкие рельсы две тележки одинаковой массы и на одной из них закрепим небольшой электрический двигатель, на вал которого может наматываться нить, привязанная к другой тележке, а на другую поставим гирю, масса которой равна массе двигателя (рис. 6). При работающем двигателе обе тележки устремляются с одинаковыми ускорениями навстречу друг другу и проходят одинаковые пути. Если массу одной из тележек сделать вдвое большей, то ее ускорение окажется в два раза меньше, чем другой, и за то же время она пройдет вдвое меньший путь.

Связь ускорений взаимодействующих тел с их массами можно установить и на таком опыте (рис. 7). На горизонтальную платформу помещают два катка разной массы, соединенные нитью.

Опыт покажет, что можно найти такое положение катков, когда они при вращении платформы не перемещаются по ней. Измерив радиусы обращения катков вокруг центра платформы, определим отношение центростремительных ускорений катков:

Сравнив это отношение с обратным отношением масс тел \(\frac\), убеждаемся, что \(\frac = \frac\) при любых скоростях вращения платформы.

Примечание

Надо помнить, что силы, о которых идет речь в третьем законе Ньютона, приложены к разным телам и поэтому не могут уравновешивать друг друга.

Непонимание этого часто приводит к недоразумениям. Так, иногда с помощью третьего закона Ньютона пытаются объяснить, почему то или иное тело находится в покое. Например, утверждают, что мел на столе покоится якобы потому, что сила тяжести \(\vec F_t\), действующая на тело, согласно третьему закону Ньютона, равна по модулю и противоположна по направлению силе упругости \(\vec N\) (силе реакции опоры), действующей на него со стороны стола. На самом деле равенство \(\vec F_t + \vec N = 0\) является следствием второго закона Ньютона, а не третьего: ускорение равно нулю, поэтому и сумма сил, действующих на тело, равна нулю. Из третьего же закона Ньютона вытекает лишь, что сила реакции опоры \(\vec N\) равна по модулю силе \(\vec P\), с которой мел давит на стол (рис. 8). Эти силы приложены к разным телам и направлены в противоположные стороны.

Примеры применения третьего закона Ньютона.

Как объяснить, что лошадь везет сани, если, как это следует из закона действия и противодействия, сани тянут лошадь назад с такой же по модулю силой F₂, с какой лошадь тянет сани вперед (сила F₁)? Почему эти силы не уравновешиваются?

Дело в том, что, во-первых, хотя эти силы равны и прямо противоположны, они приложены к разным телам, а во-вторых, и на сани и на лошадь действуют еще и силы со стороны дороги (рис. 9).

Сила F₁ со стороны лошади приложена к саням, испытывающим, кроме этой силы, лишь небольшую силу трения f₁ полозьев о снег; поэтому сани начинают двигаться вперед. К лошади же, помимо силы со стороны саней F₂ направленной назад, приложены со стороны дороги, в которую она упирается ногами, силы f₂, направленные вперед и большие, чем сила со стороны саней. Поэтому лошадь тоже начинает двигаться вперед. Если поставить лошадь на лед, то сила со стороны скользкого льда будет недостаточна; и лошадь не сдвинет сани. То же будет и с очень тяжело нагруженным возом, когда лошадь, даже упираясь ногами, не сможет создать достаточную силу, чтобы сдвинуть воз с места. После того как лошадь сдвинула сани и установилось равномерное движение саней, сила f₁ будет уравновешена силами f₂ (первый закон Ньютона).

Откат пушки и есть результат отдачи. Отдача есть не что иное, как противодействие со стороны снаряда, действующее, согласно третьему закону Ньютона, на пушку, выбрасывающую снаряд. Согласно этому закону сила, действующая со стороны пушки на снаряд, все время равна силе, действующей со стороны снаряда на пушку, и направлена противоположно ей.

О значении третьего закона Ньютона

Главное значение третьего закона Ньютона обнаруживается при исследовании движения системы материальных точек или системы тел. Этот закон позволяет доказать важные теоремы динамики и сильно упрощает изучение движения тел в тех случаях, когда их нельзя рассматривать как материальные точки.

Третий закон сформулирован для точечных тел (материальных точек). Его применение для реальных тел, имеющих конечные размеры, требует уточнения и обоснования. В данной формулировке нельзя применять этот закон и в неинерциальных системах отсчета.

Читайте также: