Законы механики Ньютона

Механика – это наука о движении тел. Механика приобрела строго научную форму в эпоху Возрождения. Особое место среди ученых, изучавших механику, принадлежит И. Ньютону, четко сформулировавшему законы механики. Рассмотрим сущность этих законов.

Динамика как главный раздел механики

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

• Кинематика — это изучение самого движения, независимо от его причин.
• Статика изучает причины отсутствия движения.
• Динамика изучает причины изменения движения, в том числе его начало и конец.

Рис. 1. Механические разделы.

Выходит, что кинематика и статика являются «подчиненными» разделами, так как любое движение должно начинаться первым, а если движения нет, то причины этого нельзя понять, не зная причин движения вообще. В результате можно утверждать, что динамика является основным разделом механики.

Центральным понятием динамики является понятие силы, меры взаимодействия тел. Кроме того, утверждение, что сила является причиной любого изменения в движении, является основным положением механики.

Законы механики И. Ньютона

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

Рис. 2. И. Ньютон.

Таких законов три.

• Первый закон описывает движение тела без действия сил.
• Второй закон описывает результат действия силы на тело.
• Третий закон устанавливает «взаимность» действия сил и запрещает «одностороннее» действие.

Рассмотрим законы ньютоновской механики более подробно.

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона, прежде всего, 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 упрощенно, как «вне действия сил тело движется равномерно и прямолинейно». Однако здесь упущена важная тонкость. Это происходит исключительно в инерциальной системе отсчета. Если принятая система отсчета не инерциальна (если она движется с ускорением), то этот закон не будет выполняться.

Второй Закон Ньютона

Второй закон Ньютона гласит, что результатом действия любой силы на тело является ускорение, приобретаемое телом. Это ускорение равно отношению между силой, приложенной к телу, и массой этого тела. В виде формулы:

\ overrightarrow а знак равно {\ overrightarrow F \ над м }

Таким образом, по законам Ньютона сила в механике является единственной причиной изменения движения.

Третий закон Ньютона

Третий закон Ньютона устанавливает взаимность действия силы. В упрощенной формулировке это звучит как «действие равно противодействию». Это значит, что если на тело действует сила со стороны другого тела, то должна быть и другая сила, той же величины, но направленная в противоположную сторону, действующая со стороны первого тела на второе. Эти две силы не сокращаются, потому что они приложены к разным телам.

Третий закон запрещает «одностороннее» действие силы. Именно благодаря его действию мы, делая шаг, продвигаемся вперед, даже несмотря на то, что сила наших мышц направлена ​​в противоположную сторону.

Рис. 3. Три закона Ньютона.