A treia lege a lui Newton arată că acțiunea unui corp asupra altuia este reciprocă. Cu toate acestea, adesea vedem (sau simțim) o acțiune care afectează doar unul dintre cele două corpuri care interacționează, în timp ce acțiunea asupra celui de-al doilea corp trece neobservată.

Conform celei de-a treia legi a lui Newton, o piatră atrage Pământul cu aceeași forță cu care Pământul atrage o piatră. Prin urmare, atunci când o piatră cade, ea și Pământul se deplasează cu accelerație unul spre celălalt. Cu toate acestea, accelerația Pământului este mai mică decât accelerația pietrei de atâtea ori cât masa Pământului este mai mare decât masa pietrei. De aceea observăm adesea o singură forță de interacțiune cu două - forța care acționează asupra pietrei de pe Pământ. Și cu un modul similar, forța care acționează asupra Pământului din piatră rămâne neobservată.

Pentru a încheia lecția, puteți lua în considerare câteva exemple de a treia lege a lui Newton.

1. Fenomenul de recul. Forța care acționează asupra proiectilului din tun este egală ca mărime cu forța care acționează asupra tunului din proiectil în momentul tragerii. La armele mici automate, fenomenul de recul este folosit pentru a reîncărca arma.

2. Propulsie cu reacție. Aruncând produsele arderii combustibilului înapoi cu viteză mare, racheta acționează asupra lor cu o forță extraordinară. Cu aceeași amploare, dar îndreptați înainte, produsele de ardere acționează asupra rachetei.

3. Interacțiunea Pământului și Soarelui, a Lunii și a Pământului, mișcarea planetelor și a altor corpuri cerești.

4. Mișcarea vehiculului.

Întrebare din partea studenților în timpul prezentării de material nou

1. O forță constantă provoacă o accelerație constantă?

2. Cum depinde modulul de accelerație de modulul de forță?

3. Cum este direcționată accelerația corpului dacă se cunoaște direcția forței care acționează?

4. Care este relația dintre forțele cu care interacționează două corpuri?

5. Ce au în comun cele două forțe cu care două corpuri interacționează?

6. Cum diferă forțele cu care interacționează două corpuri?

7. Există o diferență fizică între acțiune și reacție?

8. De ce a treia lege a lui Newton se numește legea interacțiunii?

Consolidarea materialului învățat

1. Ne antrenăm pentru a rezolva probleme

1. Un corp cu masa de 2 kg care se deplasează spre sud își schimbă viteza sub influența unei forțe constante de 10 N îndreptate spre nord. Calculați modulul și determinați direcția de accelerație a corpului. Descrieți natura mișcării corpului.

2. Sub influența unei forțe de 15 kN, corpul se mișcă rectiliniu astfel încât coordonatele sale se modifică conform legii x = -200 +9 t-3t2. Calculați greutatea corporală.

3. Proiecția vitezei unui corp care se deplasează rectiliniu de-a lungul axei Ox se modifică conform legii vx-5-2t. Calculați impulsul corpului și impulsul de forță timp de 1 s și 4 s după începerea mișcării, dacă masa corporală este de 3 kg.

4. O barcă mică este trasă spre navă de o frânghie. De ce nu se mișcă nava spre barcă?

5. Un bărbat cu greutatea de 60 kg, stând pe patine, aruncă o minge cu o greutate de 3 kg departe de el, oferindu-i o accelerație orizontală de 10 m/s2. Ce accelerație primește persoana însuși?

6. Două persoane trag o frânghie în direcții opuse, aplicând o forță de 100 N fiecare. Sau se va rupe frânghia dacă poate rezista la o tensiune care nu depășește 190 N?

3. Legile lui Newton. Exemple de manifestare a legilor lui Newton în natură și utilizarea acestor legi în tehnologie

Prima lege a lui Newton.Există astfel de sisteme de referință în raport cu care un corp în mișcare translațională își menține viteza constantă dacă alte corpuri nu acționează asupra lui (sau acțiunile altor corpuri sunt compensate). Această lege este adesea numită legea inerției, deoarece mișcarea cu o viteză constantă în timp ce compensează influențele externe asupra corpului se numește inerţie.A doua lege a lui Newton.Forța care acționează asupra unui corp este egală cu produsul dintre masa corpului și accelerația dată de această forță .
- accelerația este direct proporțională cu forța care acționează (sau rezultantă) și invers proporțională cu masa corpului. a treia lege a lui Newton. Din experimentele privind interacțiunea corpurilor rezultă
, din a doua lege a lui Newton
Şi
, De aceea
. Forțele de interacțiune dintre corpuri: direcționate de-a lungul aceleiași drepte, egale ca mărime, opuse ca direcție, aplicate unor corpuri diferite (deci nu se pot echilibra între ele), acționează întotdeauna în perechi și au aceeași natură.

4. Interacțiunea corpurilor: gravitație, elasticitate, frecare. Exemple de manifestare a acestor forțe în natură și tehnologie

Legile lui Newton sunt îndeplinite simultan; ele fac posibilă explicarea tiparelor de mișcare a planetelor și a sateliților lor naturali și artificiali. În caz contrar, ele fac posibilă prezicerea traiectoriilor planetelor, calcularea traiectoriilor navelor spațiale și coordonatele acestora în orice moment dat. În condiții terestre, ele fac posibilă explicarea curgerii apei, mișcarea vehiculelor numeroase și variate (mișcarea mașinilor, navelor, avioanelor, rachetelor). Pentru toate aceste mișcări, corpuri și forțe, legile lui Newton sunt valabile.
Experimentele cu diferite corpuri arată că atunci când două corpuri interacționează, ambele corpuri primesc accelerații direcționate în direcții opuse. În acest caz, raportul valorilor absolute ale accelerațiilor corpurilor care interacționează este egal cu raportul invers al maselor lor. . De obicei, se calculează accelerația unui corp (cel a cărui mișcare este studiată). Influența unui alt corp care provoacă accelerația este numită pe scurt prin forţă. Mecanica se ocupă de forță greutate, rezistenţă elasticitateși putere (
). frecare. Gravitaţie- aceasta este forta cu care Pamantul atrage toate corpurile situate in apropierea suprafetei sale Forța gravitației este aplicată corpului însuși și este îndreptată vertical în jos (Fig. 1a). Forță elastică
apare atunci când corpul este deformat (Fig. 1 - b), este îndreptată perpendicular pe suprafața de contact a corpurilor care interacționează. Forța elastică este proporțională cu alungirea:.Semnul „-” arată că forța elastică este îndreptată în direcția opusă alungirii, k
Rigiditatea (arcului) depinde de dimensiunile geometrice și de materialul acestuia. Se numește forța care ia naștere în punctul de contact al corpurilor și împiedică mișcarea relativă a acestora forta de frecare. sunt forțe care depind de coordonatele corpurilor care interacționează unul față de celălalt. Forța de frecare depinde de viteza corpului, dar nu depinde de coordonate.

Atât în ​​natură, cât și în tehnologie, aceste forțe se manifestă simultan sau în perechi. De exemplu, forța de frecare crește odată cu creșterea gravitației. În viața de zi cu zi, frecarea benefică este adesea crescută, iar frecarea dăunătoare este slăbită (se folosește lubrifiant, frecarea de alunecare este înlocuită cu frecarea de rulare).

Legile de bază ale mecanicii clasice au fost adunate și publicate de Isaac Newton (1642-1727) în 1687. Trei legi celebre au fost incluse într-o lucrare numită „Principii matematice ale filosofiei naturale”.
Multă vreme această lume a fost învăluită în întuneric adânc

Să fie lumină și apoi a apărut Newton.

(epigrama secolului al XVIII-lea)
Dar Satana nu a așteptat mult să se răzbune -

A venit Einstein și totul a devenit la fel ca înainte.

(epigrama secolului XX)

Citiți ce s-a întâmplat când Einstein a apărut într-un articol separat despre dinamica relativistă. Între timp, vom oferi formulări și exemple de rezolvare a problemelor pentru fiecare lege a lui Newton.

Prima lege a lui Newton

Prima lege a lui Newton spune:

Există astfel de sisteme de referință, numite inerțiale, în care corpurile se mișcă uniform și rectiliniu dacă asupra lor nu acționează nicio forță sau acțiunea altor forțe este compensată.

Mai simplu spus, esența primei legi a lui Newton poate fi formulată astfel: dacă împingem un cărucior pe un drum absolut plat și ne imaginăm că putem neglija forțele de frecare a roților și rezistența aerului, atunci se va rostogoli cu aceeași viteză pentru o perioadă de timp. timp infinit lung. Inerţie

- aceasta este capacitatea unui corp de a menține viteza atât în ​​direcție cât și în mărime, în absența influențelor asupra corpului. Prima lege a lui Newton se mai numește și legea inerției.

Înainte de Newton, legea inerției a fost formulată într-o formă mai puțin clară de Galileo Galilei. Omul de știință a numit inerția „mișcare imprimată indestructibil”. Legea inerției lui Galileo spune: în absența forțelor externe, un corp fie este în repaus, fie se mișcă uniform. Marele merit al lui Newton este că a reușit să combine principiul relativității lui Galileo, propriile sale lucrări și lucrările altor oameni de știință în „Principiile matematice ale filosofiei naturale”.

De exemplu, totul de pe Pământ se află într-un câmp gravitațional constant. Când ne mișcăm (nu contează dacă mergem, mergem cu mașina sau mergem cu bicicleta), trebuie să depășim multe forțe: frecare de rulare și frecare de alunecare, gravitație, forță Coriolis.

A doua lege a lui Newton

Îți amintești exemplul despre cărucior? În acest moment am aplicat la ea vigoare! Intuitiv, căruciorul se va rostogoli și în curând se va opri. Aceasta înseamnă că viteza lui se va schimba.

În lumea reală, viteza unui corp se schimbă cel mai adesea, mai degrabă decât să rămână constantă. Cu alte cuvinte, corpul se mișcă cu accelerație. Dacă viteza crește sau scade uniform, atunci se spune că mișcarea este accelerată uniform.

Dacă un pian cade de pe acoperișul unei case, atunci se mișcă uniform sub influența accelerației constante datorate gravitației g. Mai mult, orice obiect arcuit aruncat pe o fereastră de pe planeta noastră se va mișca cu aceeași accelerație de cădere liberă.

A doua lege a lui Newton stabilește relația dintre masă, accelerație și forță care acționează asupra unui corp. Iată formularea celei de-a doua legi a lui Newton:

Accelerația unui corp (punct material) într-un cadru de referință inerțial este direct proporțională cu forța aplicată acestuia și invers proporțională cu masa.

Dacă asupra unui corp acționează simultan mai multe forțe, atunci rezultanta tuturor forțelor, adică suma vectorială a acestora, este înlocuită în această formulă.

În această formulare, a doua lege a lui Newton este aplicabilă numai pentru mișcarea cu o viteză mult mai mică decât viteza luminii.

Există o formulare mai universală a acestei legi, așa-numita formă diferențială.

În orice perioadă infinitezimală de timp dt forța care acționează asupra corpului este egală cu derivata impulsului corpului în raport cu timpul.

Care este a treia lege a lui Newton? Această lege descrie interacțiunea corpurilor.

A treia lege a lui Newton ne spune că pentru fiecare acțiune există o reacție. Și, în sens literal:

Două corpuri acționează unul asupra celuilalt cu forțe opuse ca direcție, dar egale ca mărime.

Formula care exprimă a treia lege a lui Newton:

Cu alte cuvinte, a treia lege a lui Newton este legea acțiunii și reacției.

Exemplu de problemă folosind legile lui Newton

Iată o problemă tipică folosind legile lui Newton. Soluția sa folosește prima și a doua lege a lui Newton.

Parașutătorul și-a deschis parașuta și coboară cu viteză constantă. Care este forța de rezistență a aerului? Greutatea parașutistului este de 100 de kilograme.

Soluţie:

Mișcarea parașutistului este uniformă și rectilinie, așadar, conform Prima lege a lui Newton, acţiunea forţelor asupra acestuia este compensată.

Parașutătorul este afectat de gravitație și rezistența aerului. Forțele sunt direcționate în direcții opuse.

Conform celei de-a doua legi a lui Newton, forța gravitației este egală cu accelerația gravitației înmulțită cu masa parașutistului.

Răspuns: Forța de rezistență a aerului este egală ca mărime cu forța gravitației și este îndreptată în direcția opusă.

Apropo! Pentru cititorii noștri există acum o reducere de 10% la orice tip de lucrare

Iată o altă problemă fizică pentru a vă ajuta să înțelegeți funcționarea celei de-a treia legi a lui Newton.

Un țânțar lovește parbrizul unei mașini. Comparați forțele care acționează asupra unei mașini și a unui țânțar.

Soluţie:

Conform celei de-a treia legi a lui Newton, forțele cu care corpurile acționează unul asupra celuilalt sunt egale ca mărime și opuse ca direcție. Forța pe care țânțarul o exercită asupra mașinii este egală cu forța pe care o exercită mașina asupra țânțarului.

Un alt lucru este că efectele acestor forțe asupra corpurilor sunt foarte diferite din cauza diferențelor de mase și accelerații.

Isaac Newton: mituri și fapte din viață

La momentul publicării lucrării sale principale, Newton avea 45 de ani. În timpul vieții sale lungi, omul de știință a adus o contribuție uriașă științei, punând bazele fizicii moderne și determinând dezvoltarea acesteia pentru anii următori.

A studiat nu numai mecanica, ci și optica, chimia și alte științe, a desenat bine și a scris poezie. Nu este de mirare că personalitatea lui Newton este înconjurată de multe legende.

Mai jos sunt câteva fapte și mituri din viața lui I. Newton. Să clarificăm imediat că un mit nu este o informație de încredere. Cu toate acestea, admitem că miturile și legendele nu apar de la sine și unele dintre cele de mai sus se pot dovedi a fi adevărate.

• Fapt. Isaac Newton era un om foarte modest și timid. S-a imortalizat datorită descoperirilor sale, dar el însuși nu a căutat niciodată faima și chiar a încercat să o evite.
• Mit. Există o legendă conform căreia Newton a avut o epifanie când un măr a căzut peste el în grădină. Era vremea epidemiei de ciumă (1665-1667), iar omul de știință a fost nevoit să părăsească Cambridge, unde a lucrat constant. Nu se știe cu siguranță dacă căderea mărului a fost într-adevăr un eveniment atât de fatal pentru știință, deoarece primele mențiuni ale acestui lucru apar numai în biografiile omului de știință după moartea sa, iar datele diferiților biografi diferă.
• Fapt. Newton a studiat și apoi a lucrat mult la Cambridge. Datorită datoriei sale, trebuia să predea studenților câteva ore pe săptămână. În ciuda meritelor recunoscute ale omului de știință, cursurile lui Newton au fost slab frecventate. S-a întâmplat să nu vină nimeni deloc la cursurile lui. Cel mai probabil, acest lucru se datorează faptului că omul de știință a fost complet absorbit de propriile sale cercetări.
• Mit.În 1689, Newton a fost ales în Parlamentul Cambridge. Potrivit legendei, pe parcursul a mai bine de un an de ședință în parlament, omul de știință, mereu absorbit în gândurile sale, a luat cuvântul pentru a vorbi o singură dată. A cerut să închidă fereastra pentru că era un curent de aer.
• Fapt. Nu se știe care ar fi fost soarta omului de știință și a întregii științe moderne dacă și-ar fi ascultat mama și ar fi început să cultive la ferma familiei. Doar datorită convingerii profesorilor și a unchiului său, tânărul Isaac a continuat să studieze în loc să planteze sfeclă, să împrăștie gunoi de grajd pe câmpuri și să bea seara în cârciumile locale.

Dragi prieteni, amintiți-vă - orice problemă poate fi rezolvată! Dacă întâmpinați probleme la rezolvarea unei probleme de fizică, uitați-vă la formulele de bază ale fizicii. Poate că răspunsul este chiar în fața ochilor tăi și trebuie doar să-l iei în considerare. Ei bine, dacă nu ai deloc timp pentru studii independente, un serviciu studenți specializat îți stă mereu la dispoziție!

La final, vă sugerăm să vizionați o lecție video pe tema „Legile lui Newton”.

Biletul nr. 2

legile lui Newton. Exemple de manifestare a legilor lui Newton în natură şi a acestora
utilizare în tehnologie.

Să ne uităm la un exemplu. Atârnă mingea pe un șnur. Bila este în repaus în raport cu s.o. Există diverse corpuri în jurul mingii este clar că nu influențează mingea în același mod. Dacă, de exemplu, mutați mobilier într-o cameră, mingea va rămâne în repaus. Dar dacă tăiați snurul, mingea va cădea, mișcându-se cu accelerație. Din experiență este clar că mingea este afectată vizibil de 2 corpuri: Pământul și cordonul. Dar influența lor combinată a asigurat o stare de odihnă pentru minge. Dacă snurul ar fi îndepărtat, mingea ar înceta să fie în repaus și ar începe să se miște cu accelerație către sol. Dacă ar fi posibilă îndepărtarea pământului, mingea s-ar deplasa uniform accelerată către snur.

Acest lucru duce la concluzia că acțiunile a două corpuri asupra mingii - cordonul și pământul - se compensează reciproc. Exemplul pe care l-am luat în considerare și multe alte exemple ne permit să concluzionam: corpul este în repaus și uniform față de sol dacă forțele care acționează asupra lui sunt compensate. Dacă un corp este în repaus, accelerația lui este 0 și viteza lui este constantă sau egală cu 0.

Știm că mișcarea și odihna sunt relative. Față de s.o. asociată cu Pământul, mingea este în repaus. Să ne imaginăm că o mașină trece pe lângă ea cu o viteză constantă, raportată la s.o asociată cu mașina, mingea se mișcă P.R.D. și nu este în repaus.

Se dovedește că atunci când compensează acțiunile altor lucruri asupra corpului, poate nu numai să se odihnească, ci și să miște P.R.D.

Aceste exemple și altele ne conduc la una dintre legile de bază ale mecanicii - 1 Wow legea lui Newton:

Există astfel de sisteme de referință în raport cu care un corp în mișcare translațională își menține viteza constantă dacă alte corpuri nu acționează asupra lui (sau acțiunile altor corpuri se egalizează reciproc)

Însuși fenomenul de menținere constantă a vitezei unui corp se numește inerţie . Prin urmare, se numesc sisteme de referință în raport cu care corpurile se mișcă cu o viteză constantă inerțială (atunci când se compensează influențele externe), iar prima lege a lui Newton este legea inerției .

Trebuie totuși să ținem cont de faptul că există s.o.-uri care nu pot fi considerate inerțiale. Acestea sunt s.o. care se deplasează în raport cu s.o. Aceste s.o. sunt numite non-inerțiale.

Dacă observăm mișcarea accelerată a unui corp, atunci putem întotdeauna dovedi cauza acestuia.

Motivul pentru accelerarea corpurilor - actiunea altor corpuri asupra lor. Dar, în realitate, fiecare corp influențează și este influențat. Există o așa-numită interacțiune.

Experimentele arată că atunci când două corpuri interacționează, ambele corpuri primesc accelerații direcționate în direcții opuse.

Pentru două corpuri date care interacționează, raportul dintre mărimile accelerațiilor lor este întotdeauna același.

Dar dacă luăm corpuri diferite, atunci acest raport va fi egal. În consecință, fiecare corp are o proprietate inerentă, care determină raportul dintre accelerația sa și accelerația „partenerului” său.

Această proprietate se numește inerție. Când un corp se mișcă fără accelerație, se spune că se mișcă prin inerție. Prin urmare, un corp care, în timpul interacțiunii, și-a schimbat viteza la o valoare mai mică se spune că este mai inert decât un alt corp a cărui viteză s-a schimbat la o valoare mai mare.

Proprietatea inerției inerentă tuturor corpurilor este că este nevoie de ceva timp pentru a schimba viteza corpului.

În fizică, proprietățile obiectelor studiate sunt de obicei caracterizate de anumite cantități. Proprietatea inerției este caracterizată de o mărime specială - masa.

Acela a două corpuri care interacționează care primesc o accelerație mai mică, adică. mai inert, are o masă mai mare.

Greutate – o măsură a inerției, măsurată pe o scară, măsurată în kilograme (kg)

a 1 /a 2 = m 2 /m 1

Principiul relativității al lui Halley :

În toate inerțiale s.o. în aceleași condiții inițiale, toate procesele mecanice decurg în același mod, adică. supuse acelorași legi.

t 1 = t – timpul nu depinde de r.s.

m 1 = m – masa nu depinde de r.s.

a’ = V’-V’ 0 /t = V + U – V 0 + U/t = V – V 0 /t =a

3) Accelerația nu depinde de alegerea lui S.k.

4) Forța nu depinde de alegerea lui S.K., ci este determinată doar de interacțiunea corpurilor.

Cel al corpurilor este mai inert, care are o masă mai mare. a 1 /a 2 = m 2 /m 1.

Corpurile se supun nu numai primei legi a lui Newton, ci și altora. Știm că accelerația unui corp este întotdeauna cauzată de acțiunea altui corp asupra acestuia - cel cu care interacționează.

În fizică, se numește acțiunea unui corp asupra altuia, care provoacă accelerație prin forţă . De exemplu, căderea unei pietre este cauzată de o forță aplicată acesteia, forța gravitației.

Rezistenţă – mărime fizică. Poate fi exprimat ca număr.

P hai să creăm o experiență. Atârnăm o sarcină de un arc. Forțele conferă accelerație corpurilor. Dar corpurile sunt în repaus, ceea ce înseamnă a = -g, ceea ce înseamnă că forța este caracterizată nu numai prin număr, ci și prin direcție - cantitatea vectorială .

Ce este puterea? Pentru a răspunde la această întrebare, să trecem la experiment: capătul unui arc a fost atașat de un cărucior de masă cunoscută m, iar celălalt a fost aruncat peste un bloc. Sarcina se deplasează în jos sub influența gravitației și întinde arcul. Un arc întins la o anumită lungime /\l acționează asupra căruciorului și îi conferă accelerație. Care este egal cu a. Să repetăm ​​experimentul cu două cărucioare conectate împreună, astfel încât masa lor totală să fie de 2 m. Să măsurăm accelerația cărucioarelor la aceeași alungire a arcului /\l (pentru aceasta va trebui să schimbăm sarcina pe filet). Accelerația va fi egală cu a/2. Cu 3 și 4 cărucioare, accelerația va fi egală cu a/3 și a/4. Aceasta înseamnă că valoarea am va fi aceeași.

A doua lege a lui Newton :

Forța care acționează asupra unui corp este egală cu produsul dintre masa corpului și accelerația dată de această forță.

Accelerare co-regiat cu putere!

Mai multe forțe pot acționa asupra unui corp. Accelerația în acest caz se dovedește a fi aceeași cu cea care i-ar fi transmisă de o singură forță egală cu suma geometrică a tuturor forțelor aplicate. Această sumă este de obicei numită rezultanta sau rezultând prin forţă.

O forță egală cu suma geometrică a tuturor forțelor aplicate unui corp se numește forță rezultantă sau rezultantă.

Ca și prima lege, a doua lege a lui Newton este valabilă numai dacă mișcarea este considerată relativ la cadrele de referință inerțiale.

Unitatea de forță este forța care conferă o accelerație de 1 m/s unui corp cu greutatea de 1 kg. Această unitate este numită newton .

Folosind aceeași experiență, măsurând accelerațiile a două corpuri care interacționează într-un fel între ele, putem găsi raportul maselor lor conform formulei. Pentru a găsi masa unui corp individual, trebuie să luați un corp a cărui masă este luată ca 1 - standardul de masă.

Apoi, efectuează un experiment în care un corp a cărui masă este măsurată interacționează cu un corp a cărui masă este cunoscută. Atunci ambii, corpul și standardul, vor primi accelerații care pot fi măsurate, apoi notează raportul: a fl /a t = m t /m fl sau m t = a fl *m fl /a t

Greutatea corporală determină raportul dintre modulul de accelerație al standardului de masă și modulul de accelerație al corpului în timpul interacțiunii lor. Cu toate acestea, o metodă mai convenabilă este cântărind.Se ia kilogramul ca unitate de masă.

Acțiunile corpurilor unul asupra celuilalt au întotdeauna natura interacțiunii. Fiecare corp acționează asupra celuilalt și îi conferă accelerație. Raportul modulelor de accelerație este egal cu raportul invers al maselor lor. Accelerațiile celor două corpuri sunt direcționate în direcții opuse.

m 1 a 1 = -m 2 a 2

deoarece F = ma, atunci se poate scrie astfel:

F 1 = F 2 – 3 th legea lui Newton.

Corpurile acționează unul asupra celuilalt cu forțe egale ca mărime și opuse ca direcție.

3 th Legea lui Newton constă din 5 Şi afirmatii:

1) Forțele se nasc în perechi

2) Forțele sunt egale ca mărime

3) Forțele pereche sunt direcționate în direcții opuse

4) Forțele rezultate se află pe aceeași linie dreaptă

Forțe emergente de aceeași natură

La fel ca prima și a doua lege a lui Newton, a treia lege este valabilă atunci când mișcarea este considerată relativ la cadrele de referință inerțiale.

Experiment: luați două cărucioare, de una dintre ele este atașată o placă elastică de oțel. Să îndoim farfuria și să o legăm cu ață și să așezăm al doilea cărucior lângă primul, astfel încât să fie în contact strâns cu celălalt capăt al plăcii. Să tăiem firul. Placa se va accelera și vom vedea că ambele cărucioare vor începe să se miște. Aceasta înseamnă că ambii au primit accelerații. Deoarece masele cărucioarelor sunt aceleași, accelerațiile sunt, de asemenea, aceleași ca mărime. (V 1 = V 2; S 1 = S 2)

Dacă punem un fel de încărcătură pe un cărucior, vom vedea că mișcările nu vor mai fi aceleași. Aceasta înseamnă că accelerațiile lor nu sunt aceleași: accelerația căruciorului încărcat este mai mică, dar masa acestuia este mai mare. Produsul masei și accelerației, adică forța care acționează asupra fiecăruia dintre cărucioare, este același în valoare absolută.

Atât în ​​natură, cât și în tehnologie, aceste forțe se manifestă simultan sau în perechi. De exemplu, forța de frecare crește odată cu creșterea gravitației. În viața de zi cu zi, frecarea benefică este adesea crescută, iar frecarea dăunătoare este slăbită (se folosește lubrifiant, frecarea de alunecare este înlocuită cu frecarea de rulare).

Legile de bază ale mecanicii clasice au fost adunate și publicate de Isaac Newton (1642-1727) în 1687. Trei legi celebre au fost incluse într-o lucrare numită „Principii matematice ale filosofiei naturale”.
Multă vreme această lume a fost învăluită în întuneric adânc

Să fie lumină și apoi a apărut Newton.

(epigrama secolului al XVIII-lea)
Dar Satana nu a așteptat mult să se răzbune -

A venit Einstein și totul a devenit la fel ca înainte.

(epigrama secolului XX)

Citiți ce s-a întâmplat când Einstein a apărut într-un articol separat despre dinamica relativistă. Între timp, vom oferi formulări și exemple de rezolvare a problemelor pentru fiecare lege a lui Newton.

Prima lege a lui Newton

Prima lege a lui Newton spune:

Există astfel de sisteme de referință, numite inerțiale, în care corpurile se mișcă uniform și rectiliniu dacă asupra lor nu acționează nicio forță sau acțiunea altor forțe este compensată.

Mai simplu spus, esența primei legi a lui Newton poate fi formulată astfel: dacă împingem un cărucior pe un drum absolut plat și ne imaginăm că putem neglija forțele de frecare a roților și rezistența aerului, atunci se va rostogoli cu aceeași viteză pentru o perioadă de timp. timp infinit lung. Inerţie

- aceasta este capacitatea unui corp de a menține viteza atât în ​​direcție cât și în mărime, în absența influențelor asupra corpului. Prima lege a lui Newton se mai numește și legea inerției.

Înainte de Newton, legea inerției a fost formulată într-o formă mai puțin clară de Galileo Galilei. Omul de știință a numit inerția „mișcare imprimată indestructibil”. Legea inerției lui Galileo spune: în absența forțelor externe, un corp fie este în repaus, fie se mișcă uniform. Marele merit al lui Newton este că a reușit să combine principiul relativității lui Galileo, propriile sale lucrări și lucrările altor oameni de știință în „Principiile matematice ale filosofiei naturale”.

De exemplu, totul de pe Pământ se află într-un câmp gravitațional constant. Când ne mișcăm (nu contează dacă mergem, mergem cu mașina sau mergem cu bicicleta), trebuie să depășim multe forțe: frecare de rulare și frecare de alunecare, gravitație, forță Coriolis.

A doua lege a lui Newton

Îți amintești exemplul despre cărucior? În acest moment am aplicat la ea vigoare! Intuitiv, căruciorul se va rostogoli și în curând se va opri. Aceasta înseamnă că viteza lui se va schimba.

În lumea reală, viteza unui corp se schimbă cel mai adesea, mai degrabă decât să rămână constantă. Cu alte cuvinte, corpul se mișcă cu accelerație. Dacă viteza crește sau scade uniform, atunci se spune că mișcarea este accelerată uniform.

Dacă un pian cade de pe acoperișul unei case, atunci se mișcă uniform sub influența accelerației constante datorate gravitației g. Mai mult, orice obiect arcuit aruncat pe o fereastră de pe planeta noastră se va mișca cu aceeași accelerație de cădere liberă.

A doua lege a lui Newton stabilește relația dintre masă, accelerație și forță care acționează asupra unui corp. Iată formularea celei de-a doua legi a lui Newton:

Accelerația unui corp (punct material) într-un cadru de referință inerțial este direct proporțională cu forța aplicată acestuia și invers proporțională cu masa.

Dacă asupra unui corp acționează simultan mai multe forțe, atunci rezultanta tuturor forțelor, adică suma vectorială a acestora, este înlocuită în această formulă.

În această formulare, a doua lege a lui Newton este aplicabilă numai pentru mișcarea cu o viteză mult mai mică decât viteza luminii.

Există o formulare mai universală a acestei legi, așa-numita formă diferențială.

În orice perioadă infinitezimală de timp dt forța care acționează asupra corpului este egală cu derivata impulsului corpului în raport cu timpul.

Care este a treia lege a lui Newton? Această lege descrie interacțiunea corpurilor.

A treia lege a lui Newton ne spune că pentru fiecare acțiune există o reacție. Și, în sens literal:

Două corpuri acționează unul asupra celuilalt cu forțe opuse ca direcție, dar egale ca mărime.

Formula care exprimă a treia lege a lui Newton:

Cu alte cuvinte, a treia lege a lui Newton este legea acțiunii și reacției.

Exemplu de problemă folosind legile lui Newton

Iată o problemă tipică folosind legile lui Newton. Soluția sa folosește prima și a doua lege a lui Newton.

Parașutătorul și-a deschis parașuta și coboară cu viteză constantă. Care este forța de rezistență a aerului? Greutatea parașutistului este de 100 de kilograme.

Soluţie:

Mișcarea parașutistului este uniformă și rectilinie, așadar, conform Prima lege a lui Newton, acţiunea forţelor asupra acestuia este compensată.

Parașutătorul este afectat de gravitație și rezistența aerului. Forțele sunt direcționate în direcții opuse.

Conform celei de-a doua legi a lui Newton, forța gravitației este egală cu accelerația gravitației înmulțită cu masa parașutistului.

Răspuns: Forța de rezistență a aerului este egală ca mărime cu forța gravitației și este îndreptată în direcția opusă.

Apropo! Pentru cititorii noștri există acum o reducere de 10% la

Iată o altă problemă fizică pentru a vă ajuta să înțelegeți funcționarea celei de-a treia legi a lui Newton.

Un țânțar lovește parbrizul unei mașini. Comparați forțele care acționează asupra unei mașini și a unui țânțar.

Soluţie:

Conform celei de-a treia legi a lui Newton, forțele cu care corpurile acționează unul asupra celuilalt sunt egale ca mărime și opuse ca direcție. Forța pe care țânțarul o exercită asupra mașinii este egală cu forța pe care o exercită mașina asupra țânțarului.

Un alt lucru este că efectele acestor forțe asupra corpurilor sunt foarte diferite din cauza diferențelor de mase și accelerații.

Isaac Newton: mituri și fapte din viață

La momentul publicării lucrării sale principale, Newton avea 45 de ani. În timpul vieții sale lungi, omul de știință a adus o contribuție uriașă științei, punând bazele fizicii moderne și determinând dezvoltarea acesteia pentru anii următori.

A studiat nu numai mecanica, ci și optica, chimia și alte științe, a desenat bine și a scris poezie. Nu este de mirare că personalitatea lui Newton este înconjurată de multe legende.

Mai jos sunt câteva fapte și mituri din viața lui I. Newton. Să clarificăm imediat că un mit nu este o informație de încredere. Cu toate acestea, admitem că miturile și legendele nu apar de la sine și unele dintre cele de mai sus se pot dovedi a fi adevărate.

• Fapt. Isaac Newton era un om foarte modest și timid. S-a imortalizat datorită descoperirilor sale, dar el însuși nu a căutat niciodată faima și chiar a încercat să o evite.
• Mit. Există o legendă conform căreia Newton a avut o epifanie când un măr a căzut peste el în grădină. Era vremea epidemiei de ciumă (1665-1667), iar omul de știință a fost nevoit să părăsească Cambridge, unde a lucrat constant. Nu se știe cu siguranță dacă căderea mărului a fost într-adevăr un eveniment atât de fatal pentru știință, deoarece primele mențiuni ale acestui lucru apar numai în biografiile omului de știință după moartea sa, iar datele diferiților biografi diferă.
• Fapt. Newton a studiat și apoi a lucrat mult la Cambridge. Datorită datoriei sale, trebuia să predea studenților câteva ore pe săptămână. În ciuda meritelor recunoscute ale omului de știință, cursurile lui Newton au fost slab frecventate. S-a întâmplat să nu vină nimeni deloc la cursurile lui. Cel mai probabil, acest lucru se datorează faptului că omul de știință a fost complet absorbit de propriile sale cercetări.
• Mit.În 1689, Newton a fost ales în Parlamentul Cambridge. Potrivit legendei, pe parcursul a mai bine de un an de ședință în parlament, omul de știință, mereu absorbit în gândurile sale, a luat cuvântul pentru a vorbi o singură dată. A cerut să închidă fereastra pentru că era un curent de aer.
• Fapt. Nu se știe care ar fi fost soarta omului de știință și a întregii științe moderne dacă și-ar fi ascultat mama și ar fi început să cultive la ferma familiei. Doar datorită convingerii profesorilor și a unchiului său, tânărul Isaac a continuat să studieze în loc să planteze sfeclă, să împrăștie gunoi de grajd pe câmpuri și să bea seara în cârciumile locale.

Dragi prieteni, amintiți-vă - orice problemă poate fi rezolvată! Dacă întâmpinați probleme la rezolvarea unei probleme de fizică, uitați-vă la formulele de bază ale fizicii. Poate că răspunsul este chiar în fața ochilor tăi și trebuie doar să-l iei în considerare. Ei bine, dacă nu ai deloc timp pentru studii independente, un serviciu studenți specializat îți stă mereu la dispoziție!

La final, vă sugerăm să vizionați o lecție video pe tema „Legile lui Newton”.