Учебные пособия, книги, вся теория по физике для студента, школьника и учителя. Полезные и познавательные статьи.
С нами учить физику легко!

Присоединяйся

Проголосуй

Любите ли Вы Физику?

Да, люблю love
Не совсем fellow
Ненавижу angry

Полезное



Рекламные материалы


Динамика

Движение тел в данной системе отсчета начинаются и прекращаются, они становятся более быстрыми или более медленными, изменяются напрявления движений. Во всех этих случаях мы имеем дело с изменением скорости, то есть появлением ускорения. Понятно, на сколько важно знать, при каких условиях возникают ускорения, а при каких тела движутся без ускорений, как определять ускорения (их абсолютные значения и направления). Без этого нельзя решать задачи механики, без этого нельзя управлять движением. На все эти вопросы дает ответ основная часть механики - динамика.
Часть механики, в которой изучаются причины появления ускорения и рассматриваются способы его вычисления, называется динамикой. Основными законами динамики являются Законы Ньютона.


Уважаемый посетитель, Вы находитесь на странице, где представлен урок Первый закон Ньютона. Для основательного усвоения урока, просим внимательно прочитать его содержимое два или три раза.

Первый закон Ньютона

 Механика » Динамика  Автор: admin
Чтобы найти причину возникновения ускорений, нужно обратиться к опыту, к наблюдениям. Нам будет удобнее сначала выяснить, при каких условиях тело движется без ускорения, т. е. когда его скорость с течением времени не меняется.
Всякое тело, движется оно или покоится, не одиноко в мире. Вокруг него есть много других тел - близких и далеких, больших и малых, покоящихся и движущихся. Естественно предположить, что некоторые из них, а может быть и все, как-то действуют на то тело, которое мы рассматриваем, как-то влияют на его состояние движения. Заранее нельзя сказать, какие из окружающих тел существенно влияют, а какие мало влияют на это состояние. Это надо исследовать в каждом отдельном случае.
Рассмотрим сначала какое-нибудь покоящееся тело. Такое тело не обладает ускорением, его скорость постоянна и равна нулю.
Первый закон Ньютона

На рисунке 1 показан шарик, подвешенный на резиновом шнуре. Относительно Земли он находится в покое. Около шарика имеется множество различных тел: шнур, на котором он висит, стены комнаты, множество предметов в ней и в соседних помещениях и, конечно, Земля. Понятно, что не все эти тела одинаково действуют на шарик. Если, например, убрать или переставить мебель в комнате, то это не окажет какого-либо заметного влияния на шарик. Но если перерезать шнур (рис. 2), шарик сразу начнет падать вниз, с ускорением. Хорошо известно, что именно под влиянием Земли все тела падают вниз. Но пока шнур не был перерезан, шарик все же находился в покое. Этот простой опыт показывает, что из всех тел, окружающих шарик, только два заметно влияют на него: резиновый шнур и Земля, и их совместное влияние обеспечивает состояние покоя шарика. Стоило устранить одно из этих тел - шнур, и состояние покоя нарушилось. Если бы можно было, сохранив действие шнура, убрать... Землю, то это тоже нарушило бы покой шарика: он стал бы двигаться в противоположном направлении.
Это приводит нас к выводу, что действия на шарик двух тел — шнура и Земли, компенсируют (иногда говорят, уравновешивают) друг друга.
Когда говорят, что действия двух или нескольких тел компенсируют друг друга, то это значит, что результат их совместного действия такой же, как если бы этих тел вовсе не было.
Рассмотренный нами пример и много других подобных примеров позволяют сделать следующий вывод: если действия тел компенсируют друг друга, то тело под влиянием этих тел находится в состоянии покоя.
Но мы знаем, что движение и покой относительны; и если по отношению к одной системе отсчета тело покоится, то относительно других систем отсчета тело может двигаться. Рассмотрим, например, шайбу, лежащую на льду хоккейного поля (рис. 3). Шайба покоится относительно Земли, потому что действие на нее Земли компенсируется действием льда. Но для хоккеиста, движущегося с постоянной скоростью V относительно Земли, а значит и относительно шайбы, эта шайба движется в сторону, противоположную направлению движения хоккеиста, со скоростью - V. В системе отсчета, связанной с движущимся хоккеистом, шайба движется равномерно и прямолинейно.
Ударим по шайбе клюшкой. В результате очень непродолжительного действия клюшки шайба придет в движение, приобретя некоторую скорость. Замечательно, что после удара, когда действие клюшки на шайбу уже прекратилось, шайба продолжает свое движение. Между тем после удара влияние на шайбу других тел осталось таким же, как и до удара: по-прежнему действие Земли компенсируется действием льда, а клюшка, как и до удара, никакого влияния на движение шайбы не оказывает. Шайба же после удара движется по прямой линии с почти постоянной скоростью, которую она приобрела в момент удара. Правда, шайба в конце концов остановится, но из опыта известно, что, чем более гладкими будут лед и сама шайба, тем более продолжительным будет движение шайбы. Можно поэтому догадаться, что если совсем устранить то действие льда на движущеюся шайбу, которое называется трением, то шайба продолжала бы двигаться относительно Земли с постоянной скоростью безостановочно.
Итак, мы видим, что если влияние на тело других тел компенсируется, то относительно Земли тело находится или в покое, или движется прямолинейно и равномерно.
Это утверждение справедливо, однако, не для всех систем отсчета. Например, относительно хоккеиста, бросающегося в атаку движется тоже неравномерно. Хотя, конечно, и этот хоккеист скажет, что действие Земли и действие льда на шайбу компенсируют друг друга.
Таким образом, мы приходим к одному из основных законов механики, который называется первым законом Ньютона.
Первый закон Ньютона

Существуют такие системы отсчета, относительно которых движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или действие других тел компенсируется.
Само явление сохранения скорости движения тела (в частности, состояния покоя) при компенсации внешних воздействий на тело называют инерцией. Поэтому первый закон Ньютона часто называют законом инерции.
Те системы отсчета, относительно которых тело при компенсации внешних воздействий движется равномерно и прямолинейно, называют инерциальными системами отсчета.
В приведенном примере с хоккейной шайбой инерциальными системами являются система отсчета, связанная с Землей, и система отсчета, связанная с хоккеистом, движущимся относительно Земли равномерно и прямолинейно. Но не только они. Ясно, что любая система отсчета, движущаяся относительно Земли прямолинейно и равномерно, тоже является инерциальной. Таким образом, если нам известна из опыта хотя бы одна инерциальная система отсчета, то инерциальными будут и любые другие системы отсчета, движущиеся относительно нее прямолинейно и равномерно.
В дальнейшем мы будем пользоваться только инерциальными системами отсчета.
Закон инерции отнюдь не очевиден, как это может показаться с первого взгляда. С его открытием было покончено с одним давним заблуждением. До этого на протяжении веков считалось, что при отсутствии внешних воздействий на тело (или, что то же самое, при компенсации всех воздействий) оно может находиться только в состоянии покоя, что покой - это как бы естественное состояние тела. Для движения же тела с постоянной скоростью необходимо, чтобы на него действовало другое тело. Казалось, что это подтверждал повседневный опыт: для того чтобы повозка двигалась с постоянной скоростью, ее должна все время тянуть лошадь; чтобы стол двигался по полу, его нужно непрерывно тянуть или толкать и т. д.
Великий итальянский ученый Галилео Галилей был первым, кто указал, что это неверно, что при отсутствии внешнего воздействия тело может не только покоиться, но и двигаться прямолинейно и равномерно. Прямолинейное и равномерное движение является, следовательно, таким же «естественным» состоянием тел, как и покой. И если стол, для того чтобы он двигался, нужно тянуть или толкать, то это объясняется тем, что при движении стола пол не только компенсирует действие Земли, но и создает еще дополнительное действие на стол, называемое трением. Воздействие тех, кто тянет или толкает стол, и нужно, чтобы скомпенсировать трение. Галилей сделал вывод, что не будь трения стол, приведенный в движение, продолжал бы его с постоянной скоростью и без воздействия извне.
Гениальный английский физик Исаак Ньютон обобщил выводы Галилея п включил их в число основных законов движения.


Если Вам понравился урок Первый закон Ньютона, то просим непременно поделиться им с друзьями.


CY-PR.com Valid XHTML 1.0 Transitional
Copyright © 2011 Fizika.inВсе права защищены.
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Fizika.in"