Бесплатная консультация юриста:
8 (800) 500-27-29 (доб. 553)
СПб и Лен. область:Санкт-Петербург и область:
+7 (812) 426-14-07 (доб. 318)
Москва и МО:
+7 (499) 653-60-72 (доб. 296)
Получить консультацию

Первый закон ньютона определение и формула

Закон инерции, или Первый закон Ньютона

Механическое движение характеризуется скоростью. И вот другое основное положение, которое утверждает, что движущееся тело не может само по себе изменить свою скорость. Если на движущееся тело не действуют никакие другие тела, то тело не может ни ускориться, ни замедлиться, ни изменить направление своего движения, оно будет двигаться с какой-то определенной по модулю и направлению скоростью. Только воздействие тел извне может изменить эту скорость.

Первым явление инерции объяснил Галилей. Ньютон же сформулировал «закон инерции». Формулировка его звучит следующим образом: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока действия со стороны других тел не изменят этого состояния.

Рис. 1. Портрет Ньютона.

Ни один предмет сам собой не придет в движение. Стоящий в комнате стол никогда сам собой не начнет двигаться по комнате. Движущееся тело не может само собой остановиться.

Когда водитель трамвая резко тормозит, то находящиеся в вагоне пассажиры помимо воли наклоняются вперед, продолжая свое движение по инерции.

Резко трогающийся с места поезд метрополитена заставляет пассажиров отступать или откидываться назад. А на крутом повороте дороге можно вылететь из санок в сугроб.

Примеров инерции существует огромное множество. Инерционность – неотъемлемое свойство движущейся материи.

Что же может произойти в мире, если бы мгновенно исчезло свойство тел, которое мы называем инерцией. Луна упала бы на Землю, а планеты – на Солнце. Движение тела осуществлялось бы только под действием силы и прекращалось с исчезновением последней. Даже больше: исчезновение инерции означало бы исчезновение самого движения. Таким образом, инерция есть не что иное, как выражение единства материи и движения.

Рис. 2. Солнечная система.

И в природе, и в технике нет тел, на которые не действовали бы другие тела. Например, на тело, находящееся на столе, действует опора и Земля. Тело находится в покое, потому что действия опоры и Земли уравновешивают друг друга. Опускаясь на парашюте, парашютист движется равномерно и прямолинейно (V=const), несмотря на то, что на него действует Земля и воздух. Ракета вдали от звезд будет также двигаться равномерно и прямолинейно, так как на нее не будут действовать другие тела.

Галилей, исходя из многочисленных наблюдений пришел к выводу, что если действия нет или все действия скомпенсированы (равнодействующая всех сил равна 0; R=0), то тело покоится или движется равномерно и прямолинейно (V=const; a=0).

Но движение тела необходимо рассматривать относительно других тел, иначе невозможно будет определить положение тела в пространстве. Значит, говоря о явлении инерции, необходимо указать, относительно чего тело покоится или движется равномерно и прямолинейно.

Поэтому первый закон Ньютона, названный законом инерции, также носит следующее определение:

Формулы первого закона Ньютона не существует.

Кратко и понятно о первом, втором и третьем законах Ньютона: формулировки, примеры и формулы

Три закона Ньютона — это основа классической механики. В 1867 году Ньютон опубликовал работу под названием «Математические начала натуральной философии». Там были все знания, накопленные до него другими учёными, а также новые, открытые самим Ньютоном. Его считают одним из самых первых основоположником современной физики. Благодаря систематизированным знаниям, которые были описаны в вышеуказанном труде, он открыл множество законов механики, Закон всемирного тяготения и многое другое.

Кратко о законах Ньютона

Первый закон Ньютона

  1. Формулировка. В наше время встречаются несколько формулировок, вот одна из самых современных: «Существуют такие инерциальные системы отсчёта, относительно которых тело, если на него не действуют другие силы (либо действие других сил компенсируется), находится в покое либо движется равномерно и прямолинейно». Этот закон иногда называют Законом инерции.
  2. Трактовка. Если описать это утверждение простыми словами, то можно увидеть, что всё достаточно просто: если какое-то тело находится в покое относительно чего-либо, то оно и будет оставаться в покое до тех пор, пока на него не подействует какой-либо предмет. То же самое, если тело движется равномерно прямолинейно, то оно будет продолжать так двигаться, пока на него не подействует какая-либо сила. До Ньютона его открыл Галилео Галилей, но он не совсем точно его описал. Теперь осталось только разобраться, что такое инерциальные системы отсчёта. Проще говоря, это такая система, для которой выполняется Первый закон Ньютона.
  3. Пример действия. Представьте себе парашютиста, который движется прямолинейно равномерно к Земле. Это будет продолжаться до тех пор, пока притяжение к поверхности Земли будет компенсироваться сопротивлением воздуха. Если же сопротивление станет меньше либо больше, то тогда на тело начнёт действовать сила притяжения, и оно станет двигаться прямолинейно равноускоренно.
  4. История открытия. Существует легенда об открытии этого утверждения. Когда-то Ньютон сидел под деревом, и рядом с ним упало яблоко. Это подтолкнуло его на размышления о том, почему яблоко упало перпендикулярно земле, каковы были причины данного явления. По крайней мере, так описывал этот эпизод знаменитый биограф Уильям Стьюкли.
  5. Формулы у него нет.

Это интересно: система отсчета в физике – определение и ее виды.

Второй закон Ньютона

Он описывает поведение тела при действии на него других объектов. Что с ним происходит, как он начинает двигаться и прочее.

  1. Формулировка. «В инерциальных системах отсчёта ускорение тела с постоянной массой прямо пропорционально равнодействующей всех сил и обратно пропорционально его массе».
  2. Формула. Математическое описание этого утверждения такое: а = F/m, где a — это ускорение, F — равнодействующая всех сил, приложенных к телу, m — масса тела.
  3. Трактовка. Из формулы мы видим, что ускорение тела зависит от силы, приложенной к этому телу, и массы. А также можно увидеть, что чем больше равнодействующая всех сил, то тем больше ускорение, и чем больше масса тела, тем ускорение меньше. Говоря простым языком, если равнодействующая всех сил не равна нулю и не меньше нуля, то выполняется данное утверждение. Можно сказать ещё проще, если на тело действует сила, то оно приобретает ускорение.
  4. Пример действия. Возьмём бейсбольную биту и мяч. Если ударить битой по мячу, и удар будет сильнее действия всех других сил, то мяч приобретёт ускорение равное отношению равнодействующей всех сил к массе.

Это интересно: формула всемирного тяготения – определение закона.

Третий закон Ньютона

  1. Формулировка. «Тела взаимодействуют друг на друга с силами одинаковой природы, направленными вдоль прямой, которая соединяет центры масс этих тел, а силы равны по модулю и разнонаправленны».
  2. Трактовка. Это значит, что на каждое действие есть своё противодействие.
  3. Пример действия. Более понятно это можно рассмотреть на таком примере: представьте пушку, из которой стреляют ядром. Ядро будет действовать на пушку с той же силой, с какой пушка вытолкала ядро. Поэтому при выстреле пушка откатится чуть-чуть назад, это происходит из-за того, что размеры пушки и ядра разные. Примерно то же самое происходит и при падении яблока на землю. Земля действует на яблоко с некой силой и яблоко тоже действует на Землю. Только из-за того, что масса Земли в миллионы раз больше яблока этого действия не видно. Еще один пример действия Третьего закона для закрепления усвоенного. Возьмём довольно сложный пример: притяжение планет. Луна вертится вокруг Земли благодаря тому, что она притягивается к Земле, но по Третьему закону Ньютона Луна тоже притягивает Землю к себе. Однако, из-за того, что их массы разные, Луна не может притянуть Землю, но у неё получается вызвать отливы и приливы в морях и океанах.
  4. Формула. Математически это утверждение можно записать так: F1 = -F2, где F1 — это сила, с которой первое тело действует на второе, а F2 — сила, с которой второе тело действует на первое.

obrazovanie.guru

Законы Ньютона

Микрошкола — это проект по созданию единого школьного учебника: бесплатного, под свободной лицензией и на основе проблемно-модульной технологии.

Рассказываем в сторис как развивается проект. Силы, законы Ньютона. Принципы классической механики формировались в течение длительного времени. Многие века ученые пытались выяснить законы движения материальных тел. И только Ньютон обобщил все накопленные к тому времени знания о движении физических тел. В г. В этой работе Ньютон систематизировал все знания о движении и силе, подготовленные до него Галилеем, Гюйгенсом и другими учёными, а также знания, известные ему самому.

Ньютон сформулировал 3 основных закона движения тел: — В отсутствие внешних силовых воздействий тело будет продолжать равномерно двигаться по прямой. Что такое сила и какие силы бывают? Первый закон Ньютона — как движется тело под действием сил? Второй закон — связь силы с массой и ускорением. Третий закон или закон действия и противодействия. Роман Корсиков. Курирую урок, все предложения пишите в комментариях под уроком или личным сообщением. Хотите делать уроки с нами? Вводное тестирование.

Проверь готовность к уроку. Начать тест. Показать результаты. Из жизненного опыта мы знаем, что тела могут действовать друг на друга: футболист бьет мяч, Земля притягивает Луну, магнит притягивает металлические предметы и т. Мерой всех таких взаимодействий является сила. Сила — это физическая величина, которая показывает как насколько сильно и в каком направлении одно тело действует на другое. Сила является векторной величиной, обозначается, как правило, буквой F.

Независимо от природы силы, все они подчиняются законам Ньютона. Типы сил. Все силы можно разделить на два основных типа: силы, действующие при непосредственном соприкосновении например, сила трения, упругая сила деформации, сила Архимеда , и силы, которые действуют на расстоянии сила гравитационного притяжения, сила Кулона. Измерение силы. Можно, выбрав определенную пружину, отметить, при каких растяжениях она действует с силой, равной двойной, тройной и т.

Проградуированную таким образом пружину называют динамометром. Пример измерения силы. Сложение сил. Если на тело действует одновременно несколько сил, то их действие на тело можно заменить действием одной силы — равнодействующей. Равнодействующая сила вычисляется по правилу векторного сложения.

Пример сложения сил. Проверь себя. Какой буквой обозначается сила? Вася и Петя тянут телегу в разные стороны с одинаковыми силами, равными Н.

Надо еще позаниматься. Молодец, двигайся дальше. Наблюдения и опыт показывают, что тела начинают движение только при действии на них других тел. Например, бросаемый мяч приходит в движение под действием мышц руки. Ловя мяч, мы замедляем и останавливаем его, также действуя на него рукой. Если же на тело никакие другие тела не действуют, то оно будет либо оставаться в покое относительно Земли, либо двигаться относительно нее равномерно и прямолинейно. Указанное правило называют законом инерции, а движение при отсутствии действия на тело других тел называют движением по инерции.

Инерция – свойство тел сохранять свою скорость при отсутствии действия на них других тел. Этот закон, который впоследствии великий математик и физик Исаак Ньютон назвал первым законом движения тел, был впервые сформулирован Галилеем в ходе тщательных опытов по изучению движения тел. Примеры проявления инерции: пассажиры автобуса движутся по инерции вперед при резком торможении, велосипедист по инерции вылетает вперед, если резко тормозит перед препятствием, спутник на орбите Земли движется по инерции, не расходуя топливо.

Формулировка Ньютона. В современной физике строгая формулировка первого закона Ньютона звучит так: существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тело при отсутствии на него внешних воздействий или при их взаимной компенсации сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Таким образом, первый закон Ньютона постулирует существование инерциальных систем отсчета – систем, для которых выполняется закон инерции. Проще говоря, суть первого закона можно сформулировать так: если мы на абсолютно ровной дороге толкнем тележку и представим, что можно пренебречь силами трения колес и сопротивления воздуха, то она будет катиться с одинаковой скоростью бесконечно долго.

Неинерциальные системы. А вот в неинерциальных системах скорость тела может меняться без силы. Например: представьте, что вы стоите в центре автобуса, равномерно едущего по ровной дороге. Находясь внутри, вы даже не чувствуете, что автобус едет. То есть вы начинаете двигаться относительно автобуса без всякой причины.

В таком случае автобус — это пример неинерциальной системы отсчета. Неинерциальные системы отсчета — это системы, которые двигаются с ускорением. В таких системах вводятся так называемые силы инерции, чтобы при расчетах также можно было пользоваться законами Ньютона. Нашу Землю можно условно отнести к инерциальным системам отсчета, поскольку вращение Земли есть ни что иное, как движение с центростремительным ускорением.

Но так как Земля вращается достаточно медленно, то и центростремительное ускорение получается небольшим. С высокой степенью точности инерциальной является гелиоцентрическая система отсчета или система Коперника , начало которой помещено в центр Солнца, а оси направлены на далекие звезды. Вообще всякая система отсчета, движущаяся относительно какой-либо инерциальной системы поступательно, равномерно и прямолинейно, также является инерциальной. Например, поезд, идущий с постоянной скоростью по прямому участку пути.

Первый закон постулирует существование инерциальных систем отсчета, но не говорит, какую из множества таких систем предпочтительней выбирать. Однако многочисленные опыты показывают, что все инерциальные системы отсчета являются равноправными. Когда мы говорим о скорости какого-либо тела, мы обязательно должны указать, относительно какой инерциальной системы отсчета она измерена, так как в разных инерциальных системах эта скорость будет различна, хотя бы на тело и не действовали никакие другие тела.

Ускорение же тела будет одним и тем же относительно всех инерциальных систем отсчета. Подводная лодка покоится в толще воды — какие силы на нее действуют?

Система отсчета жестко связана с лифтом. В каких из приведенных ниже случаев ее можно считать инерциальной? Космонавты на космической станции демонстрируют первый закон Ньютона. Научно образовательных программа, снятая в Австралии каналом ABC в году. Ведущий программы Джулиус Семнер Миллер. Второй закон – связь силы с массой и ускорением. Повседневные наблюдения показывают, что ускорение, сообщаемое данному телу, тем больше, чем больше действующая на него сила.

Количественную связь между силой, действующей на тело, и приобретаемым ускорением определяет второй закон Ньютона. Например, мяч получит тем большее ускорение, чем сильнее его ударят. Рассмотрим следующий опыт. Возьмем два мячика: легкий шарик для пинг-понга и тяжелый железный шарик. Подействуем на них одинаковой силой. Более тяжелый шарик наберет небольшую скорость, то есть его ускорение будет небольшим.

Легкий же шарик получит большую скорость. Модуль ускорения можно рассчитать по формуле, где S — путь, t — время прохождения пути. Если прикладывать различные силы и записывать полученные ускорения, то можно заметить, что отношение приложенной силе к ускорению постоянно для данного шарика. Это отношение называется массой. Масса является мерой инертности тела, то есть показывает, насколько сильно тело сопротивляется изменению скорости. Чем больше масса тела — тем труднее разогнать или остановить тело.

Итак, мы готовы к тому, чтобы записать второй закон Ньютона. Он звучит так: ускорение, которое получает тело, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально массе тела :.

Для того, чтобы производить расчеты на основании второго закона Ньютона, необходимо выбрать единицы силы и массы. В СИ единицей массы служит килограмм кг , который представляет собой массу платино-иридиевого тела, хранящегося в Международном бюро мер и весов в Севре близ Парижа. Это тело называется международным прототипом килограмма. Единицей силы в СИ является ньютон Н , который равен силе, под действием которой тело массы один килограмм получает ускорение один метр на секунду в квадрате.

Космонавты и школьники демонстрируют второй закон Ньютона. При соударении двух бильярдных шаров изменяют свою скорость оба шара.

Земля притягивает Луну сила всемирного тяготения и заставляет ее двигаться по криволинейной траектории; в-свою очередь Луна также притягивает Землю. Ускорение Земли, вызываемое этой силой, нельзя обнаружить непосредственно, оно проявляется в виде приливов.