- Які закони Ньютона?
- Перший закон Ньютона або закон інерції
- Другий закон або основний закон динаміки
- Третій закон або Принцип дії та реакції
- Біографія Ісаака Ньютона
Ми пояснюємо, що таке закони Ньютона, як вони пояснюють інерцію, динаміку та принцип дія-реакція.
Які закони Ньютона?
Закони Ньютона або закони руху Ньютона — це три фундаментальні принципи, на яких базується класична механіка, одна з гілок фізичний. Вони були постульовані сером Ісааком Ньютоном у своїй роботі Philosohiae naturalis principia mathematica («Математичні принципи натурфілософії») 1687 року.
Цей набір фізичних законів революціонізував основні поняття, що стосуються рух тіл, які було у людства. Разом із внесками Галілео Галілея він становить основудинамічний. У поєднанні зЗакон всесвітнього тяжіння Альбертом Ейнштейном, дозволяє нам вивести і пояснити закони Кеплера про рух планет.
Однак закони Ньютона діють лише в межах інерціальних систем відліку, тобто тих, які не прискорюються і в які втручаються лише реальні сили. Крім того, ці закони справедливі для об’єктів, що рухаються зі швидкістю, значно нижчою за швидкість швидкість світла (300 000 км/с).
Закони Ньютона починають з розгляду руху як зміщення від одного об’єкта з одного місця в інше, враховуючи місце його виникнення, яке також може рухатися з постійною швидкістю по відношенню до іншого місця.
Перший закон Ньютона або закон інерції
The Перший закон Ньютона суперечить принципу, сформульованому в античності грецького мудреця Аристотеля, для якого тіло могло зберігати свій рух лише за умови а сила витриманий. Натомість Ньютон стверджує, що:
«Кожне тіло перебуває у своєму стані спокою або рівномірного прямолінійного руху, якщо воно не змушене змінювати свій стан силами, що діють на нього».
Отже, об’єкт, який рухається або перебуває в спокої, не може змінити цей стан, якщо до нього не буде застосовано якийсь тип сили.
Відповідно до цього принципу рух включає величини, які є векторними (наділеними напрямком і сенсом). Прискорення можна розрахувати з початкової та кінцевої швидкості. Крім того, він припускає, що тіла, що рухаються, завжди мають тенденцію до переміщення прямолінійно і рівномірно.
Прекрасний приклад законуінерційність на Олімпійських іграх він складається з гирю. Спортсмен набирає обертів, рухаючись по колу, обертаючи вантаж, прив’язаний мотузкою навколо своєї осі (круговий рух), поки не досягнеприскорення необхідно відпустити його і спостерігати, як він летить прямолінійно (рівномірний прямолінійний рух).
Цей прямолінійний рух триває дотитяжіння його траєкторія викривлена. При цьому тертя об’єкта повітрям сповільнюється (від’ємне прискорення), поки він не впаде.
Другий закон або основний закон динаміки
Другий закон Ньютона пов'язує силу, масу і прискорення.
У цьому законі Ньютон визначає поняття сили (у вигляді Ф), зазначивши, що:
«Зміна руху прямо пропорційна силі, надрукованій на ньому, і відбувається відповідно до прямої лінії, уздовж якої ця сила надрукована».
Це означає, що прискорення рухомого об’єкта завжди відповідає величині сили, прикладеної до нього в даний момент, щоб змінити його траєкторію або швидкість.
З цих міркувань випливає фундаментальне рівняння динамічний для об'єктів постійної маси:
Результуюча сила (Fresultant) = маса (m) x прискорення (a)
На тіло діє сумарна сила мас постійний і дає певне прискорення. У випадках, коли маса не є постійною, формула буде більше зосереджена на імпульсі (p), згідно з такою формулою:
Кількість руху (p) = маса (m) x швидкість (v). Отже: Fneta = d (m.v) / dt.
Таким чином, сила може бути пов’язана з прискоренням і масою, незалежно від того, змінна остання чи ні.
Для прикладу цього другого закону ідеально підходить випадок вільного падіння: якщо ми впустимо тенісний м’яч з будівлі, прискорення, яке він відчуває, збільшиться, коли погода минає, оскільки сила тяжіння. Таким чином, його початкова швидкість буде дорівнює нулю, але до нього буде прикладена постійна сила прямолінійно, вниз.
Третій закон або Принцип дії та реакції
Відповідно до третього закону Ньютона,
«Кожній дії відповідає однакова реакція, але в протилежному напрямку: це означає, що взаємні дії двох тіл завжди рівні і спрямовані в протилежному напрямку».
Таким чином, щоразу, коли на об’єкт діє сила, вона чинить таку ж силу адреса протилежні та однакової інтенсивності, тому якщо два об’єкти (1 і 2) взаємодіють, то сила, яка діє одним на інший, буде за величиною дорівнювати цій силі, що діє на перший, але протилежного знака.
Тобто: F1-2 = F2-1. Перша сила буде відома як «дія», а друга сила - як «реакція».
Щоб продемонструвати цей третій закон, достатньо поспостерігати, що відбувається, коли дві людини однакової ваги біжать в протилежних напрямках і зіштовхуються: обидві отримають силу іншого і будуть кинуті в протилежний бік. Те ж саме відбувається, коли м’яч відскакує від стіни і вкидається всередину адреса навпаки, із силою, подібною до тієї, яку ми проектуємо, коли її кидаємо.
Біографія Ісаака Ньютона
Ісаак Ньютон (1642-1727) народився в Лінкольнширі, Англія. Син пуританських селян, його народження було травматичним, і він з’явився на світ таким худим і худим, що вони думали, що він не проживе довго.
Однак він виріс ексцентричною дитиною з ранніми талантами математика і філософія природний. У вісімнадцять років він вступив до Кембриджського університету, щоб продовжити навчання. Кажуть, що в клас він заходив дуже мало, оскільки його основним інтересом було те бібліотека і навчання самоучки.
Це не завадило його академічному розвитку. Він став важливим фізиком, теологом, філософом і математиком, визнаним Королівським товариством. Йому приписують винахід математичного обчислення, а також різноманітні дослідження з оптики і світло.
Крім того, він зробив величезний внесок у розвиток математики і фізики: він відкрив спектр колір світла, сформулював закон теплопровідність, інший про походження с зірки, про швидкість звук на повітря і механіка рідини, і величезний тощо. Його велика робота була Philosophiae naturalis principia mathematica.
Ньютон помер у 1727 році, будучи шанованим і заслуженим ученим, отримавши лордське призначення («сер») від англійської королеви Анни. Він страждав від ниркової коліки та інших захворювань нирок, які після багатьох годин марення нарешті привели його в могилу 31 березня.