Три Закона Ньютона

Три Закона Ньютона

• Многие люди имеют поверхностные знания о законах Ньютона.
• Видео предоставляет обзор трех законов Ньютона.
• Первый закон Ньютона: Тело не меняет скорость без причины. Причина — действие силы.
• Если на тело не действует сила, оно остаётся в покое или движется равномерно и прямолинейно.
• Пример: Парашютист с раскрытым парашютом, где сила тяжести уравновешена силой сопротивления воздуха.
• Скорость — векторная величина, изменение скорости включает изменение модуля или направления.
• Луна и спутники постоянно меняют направление скорости, вращаясь вокруг Земли, но модуль скорости может оставаться практически неизменным.
• В первом законе Ньютона упоминаются инерциальные системы отсчёта. В таких системах тело может двигаться с ускорением, даже если на него не действует сила, но сила действует на наблюдателя.
• Пример: Солнце с точки зрения наблюдателя на Земле кажется движущимся с ускорением, но это вызвано вращением Земли вокруг Солнца.
• Отсутствие изменения скорости тела указывает на отсутствие несбалансированных внешних сил.

Второй Закон Ньютона

• Второй закон Ньютона описывает связь силы и ускорения тела.
• Ускорение прямо пропорционально силе и обратно пропорционально массе.
• Масса — мера инерции тела. Чем больше масса, тем большей силой надо действовать, чтобы изменить скорость.
• Большинство весов измеряют вес, а не массу. Вес — сила, с которой тело действует на опору в поле тяжести. Масса — мера инерции.
• Эйнштейн изучал идентичность инерционной и гравитационной масс, что привело к созданию общей теории относительности.
• Второй закон Ньютона — важный инструмент.
• По силе и массе можно рассчитать ускорение. По ускорению — скорость, и по скорости — положение в любое время.
• В школьном курсе обычно нет достаточно математических инструментов (интегралов и производных), поэтому часто преподавание ограничено общими представлениями без полного математического обоснования.
• При непостоянных силах (зависимых от времени, координат, скорости), для расчётов необходимы дифференциальные уравнения, решаемые в вузе.
• Применение второго закона Ньютона к силе всемирного тяготения приводит к дифференциальному уравнению движения в поле тяжести. Это позволяет определить движение планет и спутников.
• Из второго закона Ньютона можно вывести закон сохранения механической энергии.
• Механическая энергия — сумма кинетической и потенциальной энергий.
• Закон сохранения механической энергии: В замкнутой системе полная механическая энергия остаётся постоянной.

Третий Закон Ньютона

• Третий закон Ньютона: Сила действия равна силе противодействия.
• Если одно тело действует на другое с некоторой силой, то второе тело действует на первое с силой равной по величине, но противоположной по направлению.
• Пример: Человек, давящий на стену, ощущает обратное давление. Мюнхгаузен не может вытащить себя за волосы.
• Из третьего закона следует, что невозможно изменить положение центра масс замкнутой системы при взаимодействии частей системы.
• Пример: Два сосуда с водой и шариками для настольного тенниса. Весы показывают одинаковый показатель, т.к. взаимодействие внутри системы не влияет на положение центра масс.
• В системе с шариком на нити, Архимедова сила направлена вверх, но компенсируется силой натяжения нити вниз. Эта сила натяжения нити действует и на дно сосуда, что может казаться изменением веса, но фактически компенсируется давлением воды на дно.
• Из третьего закона Ньютона выводится закон сохранения импульса.
• Импульс — произведение массы на скорость.
• Закон сохранения импульса: В замкнутой системе полный импульс остаётся постоянным.
• Законы сохранения энергии и импульса более фундаментальны, чем законы Ньютона.
• Закон сохранения энергии следует из однородности времени, а закон сохранения импульса — из однородности пространства.
• Законы Ньютона выведены из наблюдений и привели к более фундаментальным законам сохранения энергии и импульса.
• Понимание законов Ньютона позволяет рассчитывать и понимать различные физические процессы и является основой для дальнейших исследований в физике.

Этот тест поможет вам проверить ваши знания о трех законах Ньютона и их значении в физике. Обсуждается каждая из концепций, включая примеры, такие как парашютисты и спутники Земли, чтобы сделать их более понятными. Убедитесь, что вы понимаете, как силы влияют на движение объектов.