В чем состоит значение первого закона ньютона – | – Pandia.ru

Содержание

Законы Ньютона самое важное значение законов ньютона



Законы Ньютона


САМОЕ ВАЖНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЗАКОНОВ НЬЮТОНА

  • Опыты и наблюдения показывают, что причиной изменения движения тел, т. е. причиной изменения их скорости, являются воздействия на них других тел. Количественно действие одного тела на другое, вызывающее изменение скорости, выражается величиной, называемой силой.

  • Действие одного тела на другое не одностороннее. Тела взаимодействуют. Ускорение, которое получает тело при данном взаимодействии, зависит от особого свойства всякого тела — его инертности. Количественно это свойство выражается вели­чиной, называемой массой.



Эти опытные факты лежат в основе трех законов движения (динамики), открытых И. Ньютоном и изложенных им в книге «Математические начала натуральной философии», опубликованной в 1687 г.

  • Эти опытные факты лежат в основе трех законов движения (динамики), открытых И. Ньютоном и изложенных им в книге «Математические начала натуральной философии»,
    опубликованной в 1687 г.

  • Все закономерности механических явлений Ньютон свел в этой книге всего к трем законам, известным сегодня как три закона Ньютона.

  • Эти законы имеют простую и краткую формулировку, если движения тел рассматриваются относительно надлежащим образом выбранных систем отсчета — инерциальных систем.



Сам Ньютон, конечно, их так не называл. Он говорил:

  • Сам Ньютон, конечно, их так не называл. Он говорил:

  • «Я стоял на плечах гигантов».

  • Ведь закон инерции открыли Г.Галилей и французский ученый Р.Декарт, а на равенство сил при взаимодействии тел (третий из законов Ньютона).

  • Три закона Ньютона описывают движение всего, что нас окружает: от молекул газов до планет.

  • Вряд ли можно найти во всех областях человеческих знаний другие законы, формулирующиеся так просто и объясняющие так много!



Первый закон Ньютона

  • утверждает, что относительно инерциальных систем отсчета тело движется прямолинейно и равномерно или находится в покое, если сумма сил, действующих на него, равна нулю
    .

  • Другими словами, в этом случае тело находится в состоянии равновесия. Вывести тело из состояния рав­новесия может только приложенная к нему сила. Математически первый закон Ньютона можно выразить так:

  • Если то

  • ( - означает сумму).



Второй закон Ньютона

  • устанавливает связь силы с вызванным ею ускорением: сила, действующая на тело независимо от ее природы, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение:



Третий закон Ньютона

  • указывает на то, что действие одного тела на другое имеет взаимный характер: тела действуют друг на друга силами одной и той же природы, равными по модулю и противоположными по направлению:



Законы движения выражаются тремя простыми (на первый взгляд) формулами. Но содержится в них необыкновенно много. Ведь вокруг нас происходят самые разнообразные движения:

  • Законы движения выражаются тремя простыми (на первый взгляд) формулами. Но содержится в них необыкновенно много. Ведь вокруг нас происходят самые разнообразные движения:

  • течет вода в реках,

  • низвергаются водопады,

  • проносятся над Землей ветры и ураганы,

  • мчатся по дорогам автомобили,

  • плавают по морям корабли,

  • летают в воздухе самолеты,

  • в космическом пространстве движутся галактики, звезды, планеты и созданные человеком космические корабли.



Эти движения и тела, которые их совершают, не похожи одно на другое. Различны и силы, действующие на них. Но для всех этих движений, тел и сил справедливы законы Ньютона, математически выраженные в приведенных выше формулах, на вид таких простых.

  • Эти движения и тела, которые их совершают, не похожи одно на другое. Различны и силы, действующие на них. Но для всех этих движений, тел и сил справедливы законы Ньютона, математически выраженные в приведенных выше формулах, на вид таких простых.

  • Механика Ньютона была первой в истории физики (да и вообще науки) законченной теорией, правильно описывающей обширный класс явлений — движения тел.



Один из современников Ньютона так выразил свое восхищение этой теорией в стихах, которые мы приводим в вольном переводе С. Я. Маршака:

  • Один из современников Ньютона так выразил свое восхищение этой теорией в стихах, которые мы приводим в вольном переводе С. Я. Маршака:

  • Был этот мир глубокой тьмой окутан.

  • Да будет свет! И вот явился Ньютон

  • Законы Ньютона в принципе позволяют решить любую задачу механики. Если известны силы, приложенные к телу, можно найти ускорение тела в любой момент времени, в любой точке его траектории.



Итак, получается такая «цепочка»:

  • Итак, получается такая «цепочка»:

  • По известным силам и массе тела находят ускорение, затем вычисляют его скорость, перемещение и, наконец, координаты тела в любой момент времени. Для этого нужно еще знать начальные условия — начальное положение и начальную скорость тела.

  • Законы Ньютона позволяют людям не только изучать движения, но и управлять ими. Например, ученым, которые управляют полетом космического корабля, необходимо, конечно, знать положение корабля в любой момент времени. Они и узнают его, пользуясь упоминавшейся «цепочкой».



Им известно начальное положение корабля на стартовой площадке и его начальная скорость. Им известны и силы, действующие на корабль в любой точке его траектории. Пользуясь этими данными, они и решают задачу механики применительно к космическому кораблю.

  • Им известно начальное положение корабля на стартовой площадке и его начальная скорость. Им известны и силы, действующие на корабль в любой точке его траектории. Пользуясь этими данными, они и решают задачу механики применительно к космическому кораблю.

  • Но сил, действующих на корабль, много, они все время изменяются, а вычислять нужно не одну координату, а три.

  • Поэтому вычисления настолько сложны, что приходится привлекать на помощь вычислительные машины.



Не следует думать, что законами механики пользуются исключительно для того, чтобы вычислять координаты движущихся тел.

  • Не следует думать, что законами механики пользуются исключительно для того, чтобы вычислять координаты движущихся тел.

  • Нередки случаи, когда движение тела известно, т. е. известно его положение в различные моменты времени.

  • Тогда законы Ньютона позволяют выяснить, какие силы действуют на тело.


rpp.nashaucheba.ru

САМОЕ ВАЖНОЕ В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ ЗНАЧЕНИЕ ЗАКОНОВ НЬЮТОНА

Опыты и наблюдения показывают, что причиной изменения движения тел, т. е. причиной изменения их скорости, являются воздействия на них других тел. Количественно действие одного тела на другое, вызывающее изменение скорости, выражается величиной, называемой силой.

Действие одного тела на другое не одностороннее. Тела взаимодействуют. Ускорение, которое получает тело при данном взаимодействии, зависит от особого свойства всякого тела —

его инертности. Количественно это свойство выражается величиной, называемой массой.

Эти опытные факты лежат в основе трех законов движения (динамики), открытых И. Ньютоном и изложенных им в книге «Математические начала натуральной философии», опубликованной в 1687 г. Эти законы имеют простую и краткую формулировку, если движения тел рассматриваются относительно надлежащим образом выбранных систем отсчета — инерциальных систем.

Первый закон Ньютона утверждает, что относительно инерциальных систем отсчета тело движется прямолинейно и равномерно или находится в покое, если сумма сил, действующих на него, равна нулю. Другими словами, в этом случае тело находится в состоянии равновесия. Вывести тело из состояния равновесия может только приложенная к нему сила.

Второй закон Ньютона устанавливает связь силы с вызванным ею ускорением: сила, действующая на тело независимо от ее природы, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение:

Третий закон Ньютона указывает на то, что действие одного тела на другое имеет взаимный характер: тела действуют друг на друга силами одной и той же природы, равными по модулю и противоположными по направлению:

Законы движения выражаются двумя простыми (на первый взгляд) формулами. Но содержится в них необыкновенно много. Ведь вокруг нас происходят самые разнообразные движения: течет вода в реках, низвергаются водопады, проносятся над Землей ветры и ураганы, мчатся по дорогам автомобили, плавают по морям корабли, летают в воздухе самолеты, в космическом пространстве движутся галактики, звезды, планеты и созданные человеком космические корабли. Эти движения и тела, которые их совершают, не похожи одно на другое. Различны и силы, действующие на них. Но для всех этих движений, тел и сил справедливы законы Ньютона, математически выраженные в приведенных выше формулах, на вид таких простых.

Механика Ньютона была первой в истории физики (да и вообще науки) законченной, теорией, правильно описывающей обширный класс явлений — движения тел. Один из современников Ньютона так выразил свое восхищение этой теорией в стихах, которые мы приводим в вольном переводе С. Я. Маршака:

Был этот мир глубокой тьмой окутан. Да будет свет! И вот явился Ньютон.

Законы Ньютона в принципе позволяют решить любую задачу механики. Если известны силы, приложенные к телу, можно найти ускорение тела в любой момент времени, в любой точке его траектории.

Так завершается та «цепочка», о которой говорилось в конце третьей главы: по известным силам и массе тела находят ускорение, затем вычисляют его скорость, перемещение и, наконец, координаты тела в любой момент времени. Для этого нужно еще знать начальные условия — начальное положение и начальную скорость тела.

Законы Ньютона позволяют людям не только изучать движения, но и управлять ими. Например, ученым, которые управляют полетом космического корабля, необходимо, конечно, знать положение корабля в любой момент времени. Они и узнают его, пользуясь упоминавшейся «цепочкой». Им известно начальное положение корабля на стартовой площадке и его начальная скорость. Им известны и силы, действующие на корабль в любой точке его траектории. Пользуясь этими данными, они и решают задачу механики применительно к космическому кораблю. Но сил, действующих на корабль, много, они все время изменяются, а вычислять нужно не одну координату, а три. Поэтому вычисления настолько сложны, что приходится привлекать на помощь вычислительные машины.

Не следует думать, что законами механики пользуются исключительно для того, чтобы вычислять координаты движущихся тел. Нередки случаи, когда движение тела известно, т. е. известно его положение в различные моменты времени. Тогда законы Ньютона позволяют выяснить, какие силы действуют на тело.

5terka.com

Законы ньютона

Введение

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.

Представьте себе что-то типа легкоатлетического молота – ядро на конце струны, раскручиваемое вами вокруг вашей головы. Ядро в этом случае движется не по прямой, а по окружности – значит, согласно первому закону Ньютона, его что-то удерживает; это «что-то» – и есть центростремительная сила, которую вы прилагаете к ядру, раскручивая его. Реально вы и сами можете ее ощутить – рукоять легкоатлетического молота ощутимо давит вам на ладони. Если же вы разожмете руку и выпустите молот, он – в отсутствие внешних сил – незамедлительно отправится в путь по прямой. Точнее будет сказать, что так молот поведет себя в идеальных условиях (например, в открытом космосе), поскольку под воздействием силы гравитационного притяжения Земли он будет лететь строго по прямой лишь в тот момент, когда вы его отпустили, а в дальнейшем траектория полета будет всё больше отклоняться в направлении земной поверхности. Если же вы попробуете действительно выпустить молот, выяснится, что отпущенный с круговой орбиты молот отправится в путь строго по прямой, являющейся касательной (перпендикулярной к радиусу окружности, по которой его раскручивали) с линейной скоростью, равной скорости его обращения по «орбите».

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

Такой анализ происходящего при обращении одного тела вокруг другого по круговой орбите на первый взгляд кажется чем-то само собой разумеющимся, но не стоит забывать, что он вобрал в себя целый ряд умозаключений лучших представителей научной мысли предшествующего поколения (достаточно вспомнить Галилео Галилея). Проблема тут в том, что при движении по стационарной круговой орбите небесное (и любое иное) тело выглядит весьма безмятежно и представляется пребывающим в состоянии устойчивого динамического и кинематического равновесия. Однако, если разобраться, сохраняется только модуль (абсолютная величина) линейной скорости такого тела, в то время как ее направление постоянно меняется под воздействием силы гравитационного притяжения. Это и значит, что небесное тело движется равноускоренно. Кстати, сам Ньютон называл ускорение «изменением движения».

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:

F = ma

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.

Тут важно понимать и помнить, что речь у Ньютона идет о двух силах совершенно разной природы, причем каждая сила воздействует на «свой» объект. Когда яблоко падает с дерева, это Земля воздействует на яблоко силой своего гравитационного притяжения (вследствие чего яблоко равноускоренно устремляется к поверхности Земли), но при этом и яблоко притягивает к себе Землю с равной силой. А то, что нам кажется, что это именно яблоко падает на Землю, а не наоборот, это уже следствие второго закона Ньютона. Масса яблока по сравнению с массой Земли низка до несопоставимости, поэтому именно его ускорение заметно для глаз наблюдателя. Масса же Земли, по сравнению с массой яблока, огромна, поэтому ее ускорение практически незаметно. (В случае падения яблока центр Земли смещается вверх на расстояние менее радиуса атомного ядра.)

Вывод

По совокупности же три закона Ньютона дали физикам инструменты, необходимые для начала комплексного наблюдения всех явлений, происходящих в нашей Вселенной. И, невзирая на все колоссальные подвижки в науке, произошедшие со времен Ньютона, чтобы спроектировать новый автомобиль или отправить космический корабль на Юпитер, вы воспользуетесь все теми же тремя законами Ньютона.

mirznanii.com

Самое важное значение законов ньютона


САМОЕ ВАЖНОЕ

ЗНАЧЕНИЕ ЗАКОНОВ НЬЮТОНА

Опыты и наблюдения показывают, что причиной изменения движения тел, т. е. причиной изменения их скорости, являются воздействия на них других тел. Количественно действие одного тела на другое, вызывающее изменение скорости, выражается величиной, называемой силой.

Действие одного тела на другое не одностороннее. Тела взаи­модействуют. Ускорение, которое получает тело при данном взаимодействии, зависит от особого свойства всякого тела — его инертности. Количественно это свойство выражается вели­чиной, называемой массой.

Эти опытные факты лежат в основе трех законов движения (динамики), открытых И. Ньютоном и изложенных им в книге «Математические начала натуральной философии», опубликован­ной в 1687 г. Эти законы имеют простую и краткую формули­ровку, если движения тел рассматриваются относительно над­лежащим образом выбранных систем отсчета — инерциальных систем.

Первый закон Ньютона утверждает, что относительно инер­циальных систем отсчета тело движется прямолинейно и равно­мерно или находится в покое, если сумма сил, действующих на него, равна нулю. Другими словами, в этом случае тело нахо­дится в состоянии равновесия. Вывести тело из состояния рав­новесия может только приложенная к нему сила. Математически первый закон Ньютона можно выразить так:

Если то

(- означает сумму).

Второй закон Ньютона устанавливает связь силы с вызван­ным ею ускорением: сила, действующая на тело независимо от ее природы, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение:


Третий закон Ньютона указывает на то, что действие одного тела на другое имеет взаимный характер: тела действуют друг на друга силами одной и той же природы, равными по модулю и противоположными по направлению:

Законы движения выражаются тремя простыми (на первый взгляд) формулами. Но содержится в них необыкновенно много. Ведь вокруг нас происходят самые разнообразные движения: течет вода в реках, низвергаются водопады, проносятся над Землей ветры и ураганы, мчатся по дорогам автомобили, пла­вают по морям корабли, летают в воздухе самолеты, в космиче­ском пространстве движутся галактики, звезды, планеты и создан­ные человеком космические корабли.

Эти движения и тела, ко­торые их совершают, не похожи одно на другое. Различны и силы, действующие на них. Но для всех этих движений, тел и сил справедливы законы Ньютона, математически выраженные в приведенных выше формулах, на вид таких простых.

Механика Ньютона была первой в истории физики (да и вообще науки) законченной теорией, правильно описывающей обширный класс явлений — движения тел. Один из современ­ников Ньютона так выразил свое восхищение этой теорией в стихах, которые мы приводим в вольном переводе С. Я. Маршака:

Был этот мир глубокой тьмой окутан.

Да будет свет! И вот явился Ньютон.

Законы Ньютона в принципе позволяют решить любую задачу механики. Если известны силы, приложенные к телу, можно найти ускорение тела в любой момент времени, в любой точке его траектории.

Итак, получается такая «цепочка»:

По известным силам и массе тела находят ускорение, затем вычисляют его скорость, перемещение и, наконец, координаты тела в любой момент времени. Для этого нужно еще знать начальные условия — начальное положение и начальную скорость тела.

Законы Ньютона позволяют людям не только изучать движения, но и управлять ими. Например, ученым, которые управляют полетом космического корабля, необходимо, конечно, знать положение корабля в любой момент времени. Они и узнают его, пользуясь упоминавшейся «цепочкой». Им известно начальное положение корабля на стартовой площадке и его начальная скорость. Им известны и силы, действующие на корабль в любой точке его траектории. Пользуясь этими данными, они и решают задачу механики применительно к космическому кораблю. Но сил, действующих на корабль, много, они все время изменяются, а вычислять нужно не одну координату, а три. По этому вычисления настолько сложны, что приходится привлекать на помощь вычислительные машины.

Не следует думать, что законами механики пользуются исключительно для того, чтобы вычислять координаты движущихся тел. Нередки случаи, когда движение тела известно, т. е. из­вестно его положение в различные моменты времени. Тогда законы Ньютона позволяют выяснить, какие силы действуют на тело.

p.120-bal.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *