Закони Ньютона для чайників: перший, другий, третій закон коротко з поясненням, формулами

1. Перший закон Ньютона
2. Другий закон Ньютона
3. Третій закон Ньютона
4. Приклад завдання на закони Ньютона
5. Ісаак Ньютон: міфи і факти з життя

Ми вже говорили про основи класичної механіки . Настала пора поговорити про них докладніше і торкнутися в обговоренні трохи більше, ніж просто основу. У цій статті ми детально розберемо основні закони класичної механіки. Як ви вже здогадалися, мова піде про закони Ньютона.

Щоденна розсилка з корисною інформацією для студентів усіх напрямів - на нашому телеграм-каналі .

Основні закони класичної механіки Ісаак Ньютон (1642-1727) зібрав і опублікував в 1687 році. Три знаменитих закону були включені в працю, який називався «Математичні початки натуральної філософії».

Був довго цей світ глибокої пітьмою оповитий
Хай буде світло, і тут з'явився Ньютон.

(Епіграма 18-го століття)

Але сатана недовго чекав реваншу -
Прийшов Ейнштейн, і стало все як раніше.

(Епіграма 20-го століття)

Що стало, коли прийшов Ейнштейн, читайте в окремому матеріалі про релятивістську динаміку . А ми поки наведемо формулювання і приклади розв'язання задач на кожен закон Ньютона.

Перший закон Ньютона

Перший закон Ньютона говорить:

Існують такі системи відліку, звані інерційних, в яких тіла рухаються рівномірно і прямолінійно, якщо на них не діють ніякі сили або дія інших сил скомпенсировано.

Простіше кажучи, суть першого закону Ньютона можна сформулювати так: якщо ми на абсолютно рівній дорозі штовхнемо візок і уявімо, що можна знехтувати силами тертя коліс і опору повітря, то вона буде котитися з однаковою швидкістю нескінченно довго.

Інерція - це здатність тіла зберігати швидкість як у напрямку, так і за величиною, при відсутності впливів на тіло. Перший закон Ньютона ще називають законом інерції.

До Ньютона закон інерції був сформульований в менш чіткої формі Галілео Галілеєм. Інерцію вчений називав «незнищенна відбитим рухом». Закон інерції Галілея говорить: при відсутності зовнішніх сил тіло або покоїться, або рухається рівномірно. Величезна заслуга Ньютона в тому, що він зумів об'єднати принцип відносності Галілея, власні праці та роботи інших учених в своїх "Математичних засадах натуральної філософії".

Зрозуміло, що таких систем, де візок штовхнули, а вона покотилася без дії зовнішніх сил, насправді не буває. На тіла завжди діють сили, причому компенсувати дію цих сил повністю практично неможливо.

Наприклад, все на Землі знаходиться в постійному полі сили тяжіння. Коли ми пересуваємося (не важливо, ходимо пішки, їздимо на машині або велосипеді), нам потрібно долати безліч сил: силу тертя кочення і силу тертя ковзання, силу тяжіння, силу Коріоліса.

Другий закон Ньютона

Пам'ятайте приклад про візок? У цей момент ми доклали до неї силу! Інтуїтивно зрозуміло, що візок покотиться і незабаром зупиниться. Це означає, її швидкість зміниться.

У реальному світі швидкість тіла найчастіше змінюється, а не залишається постійною. Іншими словами, тіло рухається з прискоренням. Якщо швидкість наростає або спадає рівномірно, то кажуть, що рух равноускоренное.

Якщо рояль падає з даху будинку вниз, то він рухається рівноприскореному під дією постійного прискорення вільного падіння g. Причому будь-який дугою предмет, викинутий з вікна на нашій планеті, буде рухатися з тим же прискоренням вільного падіння.

Другий закон Ньютона встановлює зв'язок між масою, прискоренням і силою, що діє на тіло. Наведемо формулювання другого закону Ньютона:

Прискорення тіла (матеріальної точки) в інерціальній системі відліку прямо пропорційно прикладеною до нього силі і обернено пропорційно масі.

Якщо на тіло діє відразу кілька сил, то в дану формулу підставляється рівнодіюча всіх сил, тобто їх векторна сума.

У такому формулюванні другий закон Ньютона можна застосовувати тільки для руху зі швидкістю, багато меншої, ніж швидкість світла.

Існує більш універсальна формулювання цього закону, так званий диференціальний вигляд.

У будь-який нескінченно малий проміжок часу dt сила, що діє на тіло, дорівнює похідною імпульсу тіла за часом.

Третій закон Ньютона

У чому полягає третій закон Ньютона? Цей закон описує взаємодію тел.

3 закон Ньютона говорить нам про те, що на будь-яку дію знайдеться протидія. Причому, в прямому сенсі:

Два тіла впливають один на одного з силами, протилежними за напрямком, але рівними по модулю.

Формула, що виражає третій закон Ньютона:

Іншими словами, третій закон Ньютона - це закон дії і протидії.

Приклад завдання на закони Ньютона

Ось типова задачка на застосування законів Ньютона. В її рішенні використовуються перший і другий закони Ньютона.

Десантник розкрив парашут і опускається вниз з постійною швидкістю. Яка сила опору повітря? Маса десантника - 100 кілограм.

Рішення:

Рух парашутиста - рівномірний і прямолінійний, тому, за першим законом Ньютона, дія сил на нього скомпенсировано.

На десантника діють сила тяжіння і сила опору повітря. Сили спрямовані в протилежні сторони.

За другим законом Ньютона, сила тяжіння дорівнює прискоренню вільного падіння, помноженому на масу десантника.

Відповідь: Сила опору повітря дорівнює силі тяжіння по модулю і протилежна спрямована.

До речі! Для наших читачів зараз діє знижка 10% на будь-який вид роботи

А ось ще одна фізична завдання на розуміння дії третього закону Ньютона.

Комар вдаряється об лобове скло автомобіля. Порівняйте сили, що діють на автомобіль і комара.

Рішення:

За третім законом Ньютона, сили, з якими тіла діють один на одного, рівні за модулем і протилежні за напрямком. Сила, з якою комар діє на автомобіль, дорівнює силі, з якою автомобіль діє на комара.

Інша справа, що дія цих сил на тіла сильно відрізняються внаслідок відмінності мас і прискорень.

Ісаак Ньютон: міфи і факти з життя

На момент публікації своєї основної праці Ньютону було 45 років. За своє довге життя вчений вніс величезний внесок в науку, заклавши фундамент сучасної фізики і визначивши її розвиток на роки вперед.

Він займався не тільки механікою, але і оптикою, хімією та іншими науками, непогано малював і писав вірші. Не дивно, що особистість Ньютона оточена безліччю легенд.

Нижче наведені деякі факти і міфи з життя І. Ньютона. Відразу уточнимо, що міф - це не достовірна інформація. Однак ми допускаємо, що міфи і легенди не народжуються самі по собі і щось з перерахованого цілком може виявитися правдою.

• Факт. Ісаак Ньютон був дуже скромним і сором'язливим людиною. Він увічнив себе завдяки своїм відкриттям, однак сам ніколи не прагнув до слави і навіть намагався її уникнути.
• Міф. Існує легенда, згідно з якою Ньютона осяяло, коли на наго в саду впало яблуко. Це був час чумної епідемії (1665-1667), і вчений був змушений покинути Кембридж, де постійно працював. Точно невідомо, чи дійсно падіння яблука було таким фатальним для науки подією, так як перші згадки про це з'являються тільки в біографіях вченого вже після його смерті, а дані різних біографів розходяться.
• Факт. Ньютон вчився, а потім багато працював в Кембриджі. За службовим обов'язком йому потрібно було кілька годин в тиждень вести заняття у студентів. Незважаючи на визнані заслуги вченого, заняття Ньютона відвідувалися погано. Бувало, що на його лекції взагалі ніхто не приходив. Швидше за все, це пов'язано з тим, що вчений був повністю поглинений своїми власними дослідженнями.
• Міф. У 1689 році Ньютон був обраний членом Кембриджського парламенту. Згідно з легендою, більш ніж за рік засідання в парламенті вічно зайнятий своїми думками вчений взяв слово для виступу всього один раз. Він попросив закрити вікно, так як був протяг.
• Факт. Невідомо, як би склалася доля вченого і всієї сучасної науки, якби він послухав матері і почав займатися господарством на сімейній фермі. Тільки завдяки домовленостям вчителів і свого дядька юний Ісаак відправився вчитися далі замість того, щоб садити буряки, розкидати по полях гній і вечорами випивати в місцевих пабах.

Дорогі друзі, пам'ятайте - будь-яке завдання можна вирішити! Якщо у вас виникли проблеми з вирішенням задачі по фізиці, подивіться на основні фізичні формули . Можливо, відповідь перед очима, і його потрібно просто розглянути. Ну а якщо часу на самостійні заняття абсолютно немає, спеціалізований студентський сервіс завжди до ваших послуг!

В самому кінці пропонуємо подивитися відеоурок на тему "Закони Ньютона".