Legile lui Newton. A doua lege a lui Newton. Legile lui Newton - formularea

Studiul fenomenelor naturale pe baza experimentului este posibilă numai cu condiția respectării tuturor etapelor: observație, ipoteză, experimentul, teoria. Observarea va identifica și compara faptele, ipoteza face posibil pentru a le da o explicație științifică detaliată, necesită o confirmare experimentală. Efectuarea organismelor de monitorizare a traficului a condus la o concluzie interesantă: variația vitezei de circulație a corpului este posibilă numai sub influența unui alt organism.

De exemplu, dacă alerga repede pe scări, trebuie doar să se întoarcă pentru a apuca balustrada (schimbare de direcție) sau întrerupe (magnitudinea schimbării vitezei), astfel încât să nu pentru a rula în peretele opus.

Observațiile de fenomene similare a dus la crearea secțiunii fizicii, studentul determina organismele lor sau de a modifica rata de deformare.

Principiile fundamentale ale dinamicii

Răspundeți la întrebare perenă vorbitor de ce corpul fizic se mișcă în vreun fel sau în repaus, acesta este proiectat.

Luați în considerare starea de repaus. Bazat pe conceptul de relativității mișcării, putem concluziona că pot exista corpuri absolut nemișcați. Orice subiect, fiind fixat în raport cu un corp de referință se deplasează în raport cu altele. De exemplu, o carte situată pe masă, este fixat în raport cu masa, dar dacă ia în considerare poziția sa în raport cu persoana care trece, apoi face concluzia naturală: cartea se mișcă.

Prin urmare, legile mișcării corpurilor acoperite în sistemele de referință inerțiale. Ce este?

Numitul sistem de referință inerțial, în care corpul este în repaus sau execută o uniformă și mișcare rectilinie în absența expunerii la alte subiecte sau obiecte.

In exemplul de mai sus, sistemul de referință asociat cu un tabel poate fi numit inerțial. Un om în mișcare uniformă în linie dreaptă, poate servi ca organ de referință ISO. Dacă mișcarea lui va fi accelerată, apoi se asocia cu el, nu poate fi inerțială CO.

De fapt, un astfel de sistem poate fi corelat cu corpurile fixate rigid pe suprafața Pământului. Cu toate acestea, planeta în sine nu poate servi ca organism de referință pentru ISO, uniform prin rotație în jurul propriei sale axe. suprafață corporală au accelerație centripetă.

Ce este inerție?

fenomen inerție este direct legată de ISO. Amintiți-vă, ce se întâmplă în cazul în care o mașină în mișcare se oprește brusc? Pasagerii sunt la risc, deoarece continuă mișcarea lor. Nu mai poate loc în centuri de siguranță față sau. Explicați procesul de inerție pentru pasageri. Este adevărat?

Inerția - fenomen ce sugerează menținerea constantă a vitezei corpului în absența expunerii la alte organisme. Călătorul se află sub scaunele sau scaune. fenomen inerție nu se observă.

Explicația constă în proprietățile corpului, și, în conformitate cu el, schimba instantaneu viteza unui obiect este imposibilă. Ea - inerție. De exemplu, inerția de mercur din termometru vă permite să omiteți bara dacă suntem vechi se agită termometrul.

O măsură numită inerție de masă corporală. Prin reacția de schimbare mai rapidă viteză pentru corpurile cu o masă mai mică. coliziune masina cu un perete de beton pentru finală se execută aproape fără urmă. Vehiculele supuse adesea schimbări ireversibile: schimbarea vitezei, există o deformare semnificativă. Se pare că inerția peretelui de beton este mult mai mare decât inerția mașinii.

Este posibil să se întâlnească în mod natural fenomenul de inerție? Condițiile în care organismul este nici o relație cu alte organisme - spațiu adânc, în care nava se deplasează cu motorul oprit. Dar chiar și în acest caz, cuplul gravitațională este prezent.

valorile de bază

Studierea dinamicii pilot implică un nivel de experiență cu măsurători ale cantităților fizice. Cele mai interesante sunt:

• accelerație ca o măsură a organismelor ratei de schimbare de viteză; de litera a, măsurată în m / s ^2;
• masă ca o măsură de inerție; Denotă litera m, măsurată în kg;
• forță ca o măsură a acțiunii reciproce a organismelor; adesea notată cu litera F, măsurată în N (Newtoni).

Relația dintre aceste variabile este prezentată în trei regularități derivat cel mai mare fizician englez. Legile lui Newton sunt concepute pentru a explica complexitatea interacțiunii dintre diferite organisme. La fel ca și procesele pe care le controlează. Este „accelerarea“ a conceptului de „forță“, „greutate“, a legilor lui Newton sunt legate prin relații matematice. Să încercăm să înțelegem ce înseamnă.

Acțiunea este doar o forță - un fenomen excepțional. De exemplu, un satelit artificial, care orbitează în jurul pământului, este acționat numai gravitația.

rezultantă

Acțiunea de mai multe forțe pot fi înlocuite cu o singură forță.

suma geometrică a forțelor care acționează asupra organismului, numit rezultanta.

Este vorba despre o sumă geometrică, deoarece forța - o cantitate vectorială, care depinde nu numai din punctul de aplicare, dar, de asemenea, pe direcția de acțiune.

De exemplu, în cazul în care aveți nevoie pentru a muta destul de un dulap masiv, puteți invita prietenii. Eforturile comune pentru a atinge rezultatul dorit. Dar puteți invita doar unul, un om foarte puternic. Efortul său egal cu acțiunea tuturor prietenilor. Eroul forța aplicată poate fi numită rezultanta.

Legile lui Newton sunt formulate pe baza conceptului de „rezultante“.

Legea de inerție

Începe să studieze legile lui Newton cu fenomenul cel mai frecvent. Prima lege este numită în mod obișnuit legea de inerție, deoarece stabilește cauze de mișcare uniformă sau organisme de repaus.

Corpul se mișcă uniform și rectiliniu sau în repaus în cazul în care nu se realizează forța sau este compensată de acțiune.

Se poate argumenta că, în acest caz rezultanta este zero. Această condiție este, de exemplu, un vehicul în mișcare, la o viteză constantă pe o porțiune dreaptă de drum. Forța gravitațională este compensată forța de reacție la sol, iar forța de împingere a modulului este egală cu forța de rezistență la mișcare.

Candelabru pe tavan se bazează, deoarece forța de gravitație este echilibrată de tensiunea luminări sale.

Compensatăși poate fi doar forțele care sunt aplicate aceluiași organism.

A doua lege a lui Newton

Hai. Cauzele schimbării vitezei corpurilor, considerând legea a doua a lui Newton. Ce spune?

Forțele care acționează asupra rezultante corpului este definit ca produsul achiziționat sub acțiunea accelerării greutății corporale.

2 lui Newton lege (formula: F = ma), din păcate, nu stabilește o cauză-efect relațiile dintre conceptele de bază ale cinematicii și dinamicii. El nu se poate specifica cu precizie ceea ce este cauza accelerației corpurilor.

Să ne formulăm o altă cale: accelerare, a obținut un organism este direct proporțională cu forța rezultantă și invers proporțională cu masa corporală.

Astfel, este posibil să se stabilească faptul că ratele de schimbare are loc numai în funcție de forța aplicată acesteia, și greutatea corporală.

2 legea lui Newton, formula care poate fi: a = F / m, un vector este considerat fundamental, deoarece face posibilă stabilirea unei legături între secțiuni ale fizicii. Aici, o - accelerare vector a unui corp, F - forța rezultantă, m - masa corpului.

mișcarea accelerată a mașinii este posibilă în cazul în care forța de tracțiune a motorului depășește forța mișcării de rezistență. Odată cu creșterea de tracțiune și de accelerare crește. Camioane sunt echipate cu motoare grele, pentru că masa lor este mult mai mare decât masa autoturismelor.

masini de curse, create pentru cursele de mare viteză sunt facilitate, astfel încât acestea fixate piesele minime necesare și puterea motorului este crescută în măsura în care este posibil. Una dintre cele mai importante caracteristici ale unui timp de accelerare masina sport la 100 km / h. Cel mai mic interval, cu atât mai bine proprietățile mașinii de mare viteză.

Legea interacțiunii

Legile lui Newton, pe baza forțelor naturii, spun că orice interacțiune este însoțită de un cuplu de forțe. În cazul în care mingea este agățat de un fir, acesta are efectul. Fire este, de asemenea, întinsă sub acțiunea mingea.

Completează formularea legilor lui Newton de modele terțe. Pe scurt, este: o acțiune este egală cu reacție. Ce înseamnă?

Forțele care afectează organismul pe fiecare parte, sunt egale în mărime, opuse în direcție și sunt îndreptate de-a lungul liniei care unește centrele organismelor. Este interesant faptul că compensat ele nu pot fi numite, deoarece acestea acționează pe diferite organisme.

Aplicarea legilor

Binecunoscutul problema „cal si caruta“ poate buturugă. -Trase de cai de transport a spus, deplasări l de la fața locului. Potrivit lui Newton a treia lege, aceste două obiecte exercită una de alta cu puteri modulo egale, dar în practică, calul poate muta un coș care nu se potrivește cu baza de model.

Soluția va fi găsit, dacă se consideră că acest sistem de organisme nu este închisă. Road exercită efectele sale asupra ambelor corpuri. Forța care acționează asupra frecării statice copite de cal este mai mare decât valoarea puterii de rulare de frecare a roților căruciorului. La urma urmei, timpul de mișcare începe cu o încercare de a muta coș. În cazul în care situația se schimbă, calul în nici un caz nu se va muta de la fața locului. copite va aluneca pe drum, iar traficul va fi.

În copilărie, rulare reciproc pe sanie, s-ar putea întâlni un astfel de exemplu. Atunci când sania stau doi sau trei copii, eforturile nu este suficient pentru a le muta.

Căderea corpurilor de pe suprafața pământului, explicată de Aristotel ( „Fiecare organism stie locul“) poate fi respins pe baza celor de mai sus. Subiectul se îndreaptă spre sol sub influența aceeași forță ca și pământul pentru el. Comparând parametrii lor (masa Pământului este mult mai mult decât în greutate), în conformitate cu legea a doua a lui Newton, susțin că accelerarea unui obiect cât de multe ori mai mare decât accelerarea Pământului. Asistăm la o schimbare a vitezei unui corp este, Pământul nu se mișcă de pe orbită.

Limitele de aplicabilitate

fizicii moderne ale legilor lui Newton nu neagă, ci doar stabilește limitele de aplicabilitate a acestora. Înainte de începutul fizicii secolului XX a avut nici o îndoială că aceste legi explica toate fenomenele naturale.

1, 2, 3, legea lui Newton dezvăluie pe deplin motivele pentru comportamentul organismelor macroscopice. Deplasarea obiectelor cu viteze mici, descrise în întregime de către aceste postulate.

O încercare de a explica baza mișcării corpurilor la viteze apropiate de viteza luminii, este sortită eșecului. O schimbare completă a proprietăților spațiului și timpului nu permite utilizarea dinamicii lui Newton la aceste viteze. În plus, legile se schimbă punctul de vedere în neinertiale CO. Pentru utilizarea lor introduce conceptul de forțe de inerție.

Explicați mișcarea corpurilor cerești, regulile pentru locația și interacțiunea lor sunt legile lui Newton. Legea gravitației este introdusă în acest scop. Pentru a vedea rezultatul atragerea de corpuri mici este imposibilă, pentru că puterea este insuficient.

atracție reciprocă

Legenda Cunoscut potrivit căreia dl Newton, care a fost așezat în grădină și există un declin de mere, a vizitat o idee genială: pentru a explica mișcarea obiectelor din apropierea suprafeței Pământului și mișcarea corpurilor cerești , pe baza de atracție reciprocă. Nu e atât de departe de adevăr. Observarea și calcule precise în cauză nu numai căderea de mere, dar, de asemenea, muta luna. Legile acestei mișcări conduce la concluzia că forța crește atracția cu organele de masă și care interacționează scade odată cu creșterea distanței dintre ele.

Bazându - se pe a doua și a treia legile legii lui Newton gravitatiei, formulat după cum urmează: toate corpurile din univers atrag reciproc cu o forță îndreptată de-a lungul liniei ce conectează centrele organelor, proporțional cu masa corpurilor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre centrele organismelor.

Expresia matematic: F = GMM / r ^2, unde F - forța de atracție, M, m - masa organelor care interactioneaza, r - distanța dintre ele. Factorul de proporționalitate (G = 6.62 x 10 ^-11 Nm ² / kg ²⁾ se numește constanta gravitațională.

Sensul fizic: această constantă este egală cu forța de atracție între două corpuri de mase de 1 kg la o distanță de 1 m Este clar că forța este atât de nesemnificativ pentru corpurile de masă mici, care pot fi neglijate .. Planete, stele, galaxii, forța de atracție este atât de mare încât definește complet libera circulație a acestora.

A fost legea lui Newton de atracție state care aveți nevoie pentru a lansa rachete de combustibil, care poate crea un jet de împingere pentru a depăși influența Pământului. Viteza necesară pentru acest lucru - viteza de evacuare de 8 km / s.

Tehnologia modernă permite fabricarea de rachete pentru a lansa stații fără pilot ca sateliți artificiali de soare la alte planete pentru a le explora. Viteza, dezvoltat într -un astfel de dispozitiv, - a doua viteza spațială egală cu 11 km / s.

Algoritmul de legi

dinamica de rezolvare a problemelor este supusă unei secvențe de acțiuni specifice:

• Pentru a analiza problema, a identifica tipul de date de mișcare.
• Rulați desen care prezintă toate forțele care acționează asupra corpului, și direcția de accelerație (dacă este disponibilă). Selectați un sistem de coordonate.
• Se înregistrează prima sau a doua lege, în funcție de accelerația corp în formă vectorială. Se potrivesc toate forțele (forță rezultantă, legile lui Newton: în primul rând, în cazul în care viteza corpului nu se schimbă, iar al doilea, în cazul în care există o accelerare).
• Ecuația rescrisă în proiecțiile pe axele de coordonate selectate.
• În cazul în care sistemul de ecuații rezultat nu este suficient, atunci se înregistrează celălalt: determinarea forțelor cinematice ecuații, etc ...
• Rezolvarea unui sistem de ecuații pentru cantitatea necunoscută.
• Condus de dimensiuni pentru a determina corectitudinea formulelor.
• Calculați.

De obicei, aceste acțiuni este suficientă pentru a rezolva toate sarcinile standard.