Класична механіка: скільки законів у Ньютона
Опубликованно 25.11.2018 05:12
Ісаак Ньютон. Що ми знаємо про нього, крім того, що він сидів під деревом і на нього впало яблуко, підштовхнувши на думку про закон тяжіння? Майже нічого. А адже цей великий англійський учений вніс величезний внесок в оптику – науку про світло і його природу, математику і астрономію. Але сьогодні нас цікавить його внесок у класичну механіку. За які заслуги його визнають родоначальником класичної механіки і скільки законів у Ньютона? У статті ми відповімо на ці питання. Скільки законів у Ньютона і про що вони
Навколо нас щодня відбувається безліч дивних і неймовірних речей, які не здаються нам такими лише завдяки шкільній програмі і отриманим нами знань. Ще кілька тисяч років тому люди задавалися питаннями, багато з яких знайшли свої раціональні відповіді. Ісаак Ньютон зробив величезний прорив в області класичної механіки, завдяки чому і увійшов в історію.
Класична механіка є наукою про рух матеріальних тіл і взаємодії між ними. Скільки законів Ньютона лягли в ядро класичної механіки? Всього три - і основоположних які постулюють всю цю область фізики. Вони не просто так народилися в голові великого вченого. Це сукупність знань, накопичених тисячолітніми спостереженнями, класифікованих Галілеєм і сформульовані Ньютоном. Перший закон
Розгляд визначень законів Ньютона почнемо, природно, з першого. Він був виведений з визначень Галілея і звучить так: Існують такі системи відліку, що називаються інерціальними, щодо яких матеріальні точки, коли на них не діють ніякі сили (або діють сили взаємно врівноважені), знаходяться в стані спокою або рівномірного прямолінійного руху.
Здавалося б, закон більш ніж очевидний. Але його формулювання зіграла ключову роль у формуванні механіки як науки. Інерція – здатність тіла в деяких системах зберігати швидкість і траєкторію постійними. Лежить на столі яблуко не рушить з місця, якщо не штовхнути його долонею, і машина не поїде з тієї ж причини. Все просто.
Проте цей закон Ньютона застосовується не в повній мірі. В основному він визначає рух небесних тіл у космосі: там відсутні сторонні сили.
Якщо людина розкрутить над головою ядро і відпустить, то під впливом відцентрової сили воно вилетить з рук і полетить спочатку по прямій траєкторії, а потім змінить її під впливом сили тяжіння і впаде на землю. Якщо ж ми представимо дану ситуацію в космічному просторі, то молот, вилетівши з «орбіти», за якою його розкручували, полетить строго перпендикулярно від неї по прямій, не змінюючи свого напряму.
Перший закон Ньютона має тривіальний, але дуже важливий науковий сенс. Він говорить, що будь-які зміни стану тіла в просторі вказують, що на нього впливають зовнішні сили. Другий закон
Перший закон показував нам, чи справляють вплив якісь сили на досліджуване тіло, а другий закон пояснює, що відбувається з тілом під дією цих сил. Формула закону Ньютона представлена на малюнку нижче (F – сила, а – прискорення, m – маса).
Про що говорить нам цей закон? Чим сильніше сили впливають на тіло, тим більше прискорення, а чим більше маса тіла, тим прискорення пропорційно менше. Застосуємо цей закон тільки для інерціальних систем відліку.
Це рівняння Ньютона - одне із самих популярних і часто застосовуваних у класичній механіці. Адже завдяки йому, знаючи величину, напрям сил в механічній системі і масу розглянутого тіла, ми можемо розрахувати його положення в просторі.
Третій закон
Третій закон - один з найвідоміших, приніс Ньютону популярність не тільки серед фізиків, але і серед простих обивателів. Третій закон, названий законом тяжіння Ньютона, звучить так:
Матеріальні точки взаємодіють один з одним силами, що мають однакову природу, спрямованими вздовж прямої, що з'єднує ці точки, рівними за модулем і протилежними за напрямом.
Давайте розглянемо стандартно ньютоновскую ситуацію, в якій зливу, відірвавшись від гілки, падає на землю внаслідок того, що Земля діє на неї силою гравітаційного тяжіння. Але також по третьому закону Ньютона і зливу впливає на Землю з відповідною силою. Однак маса сливи для гігантської планети настільки мізерно малий, що силою, з якою зливу впливає Землю, можна знехтувати. Ми можемо самі відчути, що сила Землі впливає на нас, давлячи на наші підошви, але і ми впливаємо на Землю з пропорційною силою, проте так само жалюгідно, як і зливу.
Сонце впливає на планети сонячної системи, але вони не падають на нього, так як у свою чергу з еквівалентною силою впливають на нього. Тому, завдяки третьому закону, ми можемо розрахувати, з якою силою два небесних тіла можуть впливати один на одного за формулою, поданою нижче:
де m1, m2 – відповідно, маси розглянутих тіл, d2 – відстань від центрів обох тіл, G – гравітаційна константа. Значення трьох законів Ньютона у фізиці
Ось ми і розібралися, скільки законів у Ньютона і про що вони. Вперше вони були опубліковані в 1687 році і до цих пір використовуються по всьому світу. В. Ньютон об'єднав, узагальнив всі отримані раніше спостереження і поклав в основу класичної фізики. І сьогодні за цим законам розглядаються руху небесних тіл і проектуються космічні кораблі. Ці закони дозволили створити певну механічну систему, картину світу, яка повністю підкорилася їм. Автор: Катерина Мухамедзянова 11 Серпня, 2018
Категория: Студентам