Законы ньютона графики

Блог

Скачать книгу Стивена Хокинга и Леонарда Млодинова «Кратчайшая история времени»

Можно сказать, что тело А находится в состоянии покоя, а тело В перемещается относительно него с постоянной скоростью, или что тело В пребывает в покое, а тело А перемещается, и оба утверждения будут одинаково верны.

Закон можно проверить экспериментально. Например, если мы привяжем к веревке камень и станем крутить его над головой, то почувствуем, что за веревку надо тянуть. Правда, когда камень летает по кругу, величина скорости не изменяется — зато изменяется ее направление. Значит, нужна сила, которая все время тянула бы камень к центру, и сила эта пропорциональна массе. Если мы возьмем два разных предмета и станем раскручивать сначала один, а потом другой с той же самой скоростью, то во втором случае потребуется сила, во столько раз большая, во сколько масса второго предмета больше массы первого.

Ньютона очень беспокоило отсутствие абсолютных положений, или абсолютного пространства, как принято было говорить, поскольку это не согласовывалось с его идеей абсолютного Бога. Фактически он отказался принять отсутствие абсолютного пространства, несмотря на то, что его законы подразумевали это. За эту иррациональную веру его критиковали многие, особенно епископ Беркли, философ, полагавший, что все материальные тела, пространство и время – иллюзия. Когда знаменитого доктора Джонсона ознакомили с мнением Беркли, он вскричал: «Я опровергаю это так!» – и ударил ногой по большому камню.

Важнейшее различие между учением Аристотеля и идеями Галилея и Ньютона состоит в том, что Аристотель считал покой естественным состоянием любого тела, к которому оно стремится, если не испытывает действия некоей силы или импульса. В частности, Аристотель полагал, что Земля пребывает в состоянии покоя. Но из законов Ньютона следует, что нет никакого уникального стандарта покоя.

Как проверить, кто прав – Ньютон или Аристотель? Вот один из возможных экспериментов. Вообразите, что вы находитесь внутри закрытого контейнера и не знаете, стоит ли он на полу вагона в движущемся поезде или на твердой поверхности Земли, стандарте покоя согласно Аристотелю. Можно ли определить, где вы? Если можно, Аристотель, вероятно, был прав: состояние покоя на Земле является особым. Однако это невозможно. Эксперименты, выполненные внутри контейнера в движущемся поезде, будут протекать точно так же, как и те, что проделаны внутри контейнера на «неподвижном» перроне (мы считаем, что поезд не испытывает толчков, не поворачивает и не тормозит). Играя в пинг-понг в вагоне поезда, можно обнаружить, что шарик ведет себя точно так же, как и шарик на столе у дороги. И если, находясь внутри контейнера, вы играете в пинг-понг, при разных скоростях поезда относительно Земли – 0,50 или 90 миль в час – шарик всегда будет вести себя одинаково. Так устроен мир, что и отражено в уравнениях законов Ньютона: не существует способа узнать, что движется – поезд или Земля.

Силы возникают попарно. Вспомним закон тяготения: два тела притягивают друг друга с одной и той же силой. Но не только силы притяжения действуют обоюдно. Нам кажется, что ударив ногой по мячу, только мы подействовали на мяч с некоторой силой. Мало кто задумывается, что в момент удара мяч ударил нас с точно такой же силой! В этом есть суть третьего закона Ньютона. Силы всегда возникают попарно, при этом одной природы и равны по значению.

Законы ньютона графики

3) Точки приложения и направления попарно возникающих сил

И Аристотель, и Ньютон верили в абсолютное время. То есть полагали, что можно однозначно измерить интервал времени между двумя событиями и полученное значение будет одним и тем же, кто бы его ни измерял, если использовать точные часы. В отличие от абсолютного пространства, абсолютное время согласовывалось с законами Ньютона. И большинство людей считает, что это соответствует здравому смыслу.

Силы, которые возникают попарно приложены к разным телам. Если мальчик, стоя, давит на пол, пол давит на мальчика. Одна сила приложена к полу — это вес (мальчика). Сила, с которой пол «отвечает» приложена к мальчику — реакция опоры. Возникающие силы всегда направлены в противоположные стороны.

Строго говоря, суть первого закона Ньютона состоит в существовании особых систем отсчета, называемых инерциальными, в которых только и верны другие законы Ньютона. Признаком инерциальной системы отсчета является то, что скорости тел относительно нее меняются только под влиянием сил, действующих со стороны других тел. В неинерциальных системах отсчета (например, на вращающейся карусели или в ускоряющемся вагоне) скорости тел могут меняться и без физического воздействия.

Если провести в поезде эксперименты с движущимися телами, все законы Ньютона подтвердятся. Например, играя в пинг-понг в вагоне поезда, убеждаешься, что шарик повинуется законам Ньютона точно так же, как и шарик на столе у дороги. Так что невозможно узнать, что именно движется – поезд или Земля.

б) Какое наибольшее значение может быть у равнодействующей этих сил? Как направлены силы в атом случае?

– эти силы направлены вдоль одной прямой;

Бросим шарик вниз, затем – вверх, а потом – под углом к горизонту (рис. 13.5)

Будем скатывать шар по наклонной плоскости и наблюдать за его дальнейшим движением по горизонтальной поверхности.

Неочевидное следствие второго закона Ньютона состоит в том, что он утверждает: направление ускорения тела совпадает с направлением равнодействующей приложенных телу сил. Скорость же вела может быть при этом направлена как угодно!

– эти силы имеют разную физическую природу: вес – это сила упругости, а сила тяжести – проявление сил всемирного тяготения.

? 1. Почему при встряхивании мокрого зонта с него слетают капли воды?

Три закона Ньютона

Мы увидим, что оба соперника движутся с ускорением. Значит, на каждого из них действу другого. Ускорения соперников направлено противоположно, причем ускорение первоклассника намного больше ускорения десятиклассника.

Единицу силы в СИ определяют на основе второго закона Ньютона: сила в 1 ньютон сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с 2 . Поэтому 1 Н = 1 кг * м/с 2 .

в) Может ли равнодействующая этих сил быть равной 2 Н?

Когда камень покоится, его ускорение равно нулю. Значит, согласно второму закону Ньютона равнодействующая приложенных к камню сил и т, равна нулю (будем говорить, что в таком случае силы уравновешивают друг друга):

Раздел механики, в котором изучают, как взаимодействие тел влияет на их движение, называют динамикой.

1. Любые столкновения тел (биллиардных шаров, автомобилей, элементарных частиц и т.д.);

При взаимодействии тел замкнутой системы полный импульс системы остается неизменным:

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остаётся неизменной.

Закон сохранения импульса есть следствие второго и третьего законов Ньютона.

Это утверждение выражает закон сохранения энергии в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона. Сумму E = Ek + Ep называют полной механической энергией. Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой консервативными силами, то есть силами, для которых можно ввести понятие потенциальной энергии.

Законы Ньютона

Пример применения закона сохранения энергии – нахождение минимальной прочности лёгкой нерастяжимой нити, удерживающей тело массой m при его вращении в вертикальной плоскости (задача Х. Гюйгенса).

Ускорение тела прямопропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе:

Импульс тела-Векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения и равная произведению массы тела на его скорость.

Импульсом называют векторную величину, равную произведению массы тела на ее скорость:

Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Величина инертности характеризуется массой тела.

Импульс силы — Векторная физическая величина, являющаяся мерой действия силы за некоторый промежуток времени.

Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.

Для объяснения потенциального поля воспользуемся примером с колебанием груза на пружине. Для тела, колеблющегося на пружине, при условии малых колебаний справедлив закон Гука:

13. Дайте определение трения покоя и скольжения.

Камень полетит в одну сторону, а человек станет скользить в другую. Скорость человека вычисляется с помощью закона сохранения импульса, который записывается так:

12. Что такое принцип суперпозиции и как выглядело бы его нарушение.

Рис.2.9. К понятию роли трения при движении автомобиля.

10. Каковы пределы действия второго закона Ньютона?

2.3. Законы сохранения импульса и энергии

При соприкосновении круглой и плоской или двух круглых поверхностей трущихся тел возникает сила трения качения. Причина трения качения связана с величиной площади соприкосновения двух поверхностей. Чем меньше длина дуги l соприкосновения двух поверхностей, тем меньше сила трения качения (рис.2.11). Как видно на рис.2.6 нормальная составляющая реакции опоры Rнорм компенсирует действие силы тяжести, а тангенциальная составляющая Rтанг связана с силой трения качения Fкач=kкачRтанг:

Коэффициенты вязкого трения в жидкости и газе — размерные величины:

Когда применяют закон всемирного тяготения (2.2.3) и (2.2.11), масса может быть вычислена, используя выражение:

26. Пределы применения закона сохранения энергии.

Для всех видов энергии закон ее сохранения формулируется следующим образом: при любых процессах полная энергия не увеличивается и не уменьшается. Энергия может превращаться из одного вида в другой и передаваться от одного тела другому, но ее полная величина сохраняется постоянной.