Законы механики Ньютона

4.1

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 303.

Механика – это наука о движении тел. Строгий научный вид механика приобрела в эпоху Возрождения. Особое место среди ученых, изучавших механику, принадлежит И. Ньютону, который четко сформулировал законы механики. Рассмотрим суть этих законов.

Динамика как главный раздел механики

Классическая механика, изучаемая в 10 классе, состоит из трех разделов – кинематики, статики и динамики.

Кинематика изучает само движение, безотносительно его причин.
Статика изучает причины отсутствия движения.
Динамика изучает причины изменений в движении, в том числе его начала и конца.

Получается, что кинематика и статика – это «подчиненные» разделы, поскольку любое движение сперва должно начаться, а если движение отсутствует, то причины этого невозможно понять, не зная причин движения вообще. В результате, можно утверждать, что ведущим разделом механики является именно динамика.

Центральным понятием динамики является понятие силы – меры взаимодействия тел. Более того, утверждение о том, что причиной любых изменений в движении является сила – это основное утверждение механики.

Законы механики И. Ньютона

Законы, описывающие механизм действия сил в механике, сформулированы великим ученым эпохи Возрождения И.Ньютоном.

Таких закона три.

Первый закон описывает движение тела вне действия сил.
Второй закон описывает результат действия силы на тело.
Третий закон устанавливает «взаимность» действия сил, и запрещает «одностороннее» воздействие.

Рассмотрим законы механики ньютона подробнее.

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона, во-первых, устанавливает понятие инерциальной Системы Отсчета, относительно которой рассматриваемое тело движется равномерно и прямолинейно (или покоится).

Во-вторых, этот закон устанавливает существование таких Систем для тела, на которое не действуют никакие силы.

Иногда этот закон формулируют в упрощенном виде, как «вне действия сил тело движется равномерно и прямолинейно». Однако, здесь упущена важная тонкость. Так происходит исключительно в инерциальной Системе Отсчета. Если принятая Система Отсчета инерциальной не является (если она движется с ускорением), то этот закон выполняться не будет.

Второй Закон Ньютона

Второй закон Ньютона утверждает, что результат действия любой силы на тело – это ускорение, приобретаемое телом. Это ускорение равно отношению силы, приложенной к телу, к массе этого тела. В виде формулы:

$$\overrightarrow a = {\overrightarrow F \over m }$$

Таким образом, по законам Ньютона сила в механике – это единственная причина изменения движения.

Третий закон Ньютона

Третий закон Ньютона устанавливает взаимность действия силы. В упрощенной формулировке он звучит как «действие равно противодействию». Это значит, что если на тело действует сила со стороны другого тела, то должна существовать другая сила, такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону, действующая со стороны первого тела на второе. Эти две силы не компенсируют друг друга, поскольку приложены к разным телам.

Третий закон запрещает «одностороннее» действие силы. Именно благодаря его действию, мы, делая шаг – перемещаемся вперед, хотя сила наших мускулов направлена в противоположном направлении.

Что мы узнали

Ведущим разделом механики является динамика, изучающая причины изменений в движении. Три закона динамики были выведены И. Ньютоном. Первый описывает движение тела вне действия сил. Второй описывает изменение в движении тела под действием силы. Третий запрещает одностороннее взаимодействие, устанавливая «взаимность» силового влияния.