Учебное пособие законы Ньютона. Учебное пособие Законы Ньютона. Учебное пособие по части курса Раздел Законы механики Ньютона для студентов всех направлений и специальностей

• Название: Учебное пособие по части курса Раздел Законы механики Ньютона для студентов всех направлений и специальностей
• Анкор: Учебное пособие законы Ньютона
• Дата: 08.10.2019
• Размер: 1.06 Mb.
• Имя файла: Учебное пособие Законы Ньютона.doc
• Тип: Учебное пособие; #89045
• страница: 2 из 13

Тема 2. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета

 Первый закон Ньютона

Ди­на­ми­ка изу­ча­ет при­чи­ны, по ко­то­рым тело на­чи­на­ет дви­гать­ся, на­чи­на­ет из­ме­нять свою ско­рость. А при каких же со­сто­я­ни­ях тело на­хо­дит­ся в со­сто­я­нии покоя, когда его ско­рость равна нулю? Какие усло­вия необ­хо­ди­мы для рав­но­мер­но­го пря­мо­ли­ней­но­го дви­же­ния, когда ско­рость по­сто­ян­на?



На­ри­су­ем схе­ма­ти­че­ски тело, на­хо­дя­ще­е­ся в со­сто­я­нии покоя (рис. 1).

Рис. 1. Тело на­хо­дит­ся в со­сто­я­нии покоя

Тело под­ве­ше­но на нити к шта­ти­ву, тело на­хо­дит­ся в со­сто­я­нии покоя, то есть его ско­рость равна нулю. Какие тела дей­ству­ют на этот шарик? Это Земля – при­тя­же­ние Земли и на­тя­же­ние нити. По­лу­ча­ет­ся, что при­тя­же­ние Земли и на­тя­же­ние нити вза­им­но ком­пен­си­ру­ют друг друга, то есть тело на­хо­дит­ся в со­сто­я­нии покоя, если дей­ствие на него дру­гих тел ском­пен­си­ро­ва­но.

Если бы шарик на­хо­дил­ся в со­сто­я­нии покоя в без­воз­душ­ном про­стран­стве, в ва­ку­у­ме, где на него во­об­ще ни­че­го не дей­ству­ет, то он бы тоже на­хо­дил­ся в со­сто­я­нии покоя.

Тело на­хо­дит­ся в со­сто­я­нии покоя, если дей­ствия на него дру­гих сил ском­пен­си­ро­ва­ны или на него ни­че­го не дей­ству­ет.

Пе­рей­дем к со­сто­я­нию рав­но­мер­но­го пря­мо­ли­ней­но­го дви­же­ния. При каких же усло­ви­ях ско­рость тела оста­ет­ся кон­стан­той?

Рас­смот­рим слу­чай, в ко­то­ром ка­тит­ся шарик по аб­со­лют­но глад­кой по­верх­но­сти и пол­но­стью от­сут­ству­ет со­про­тив­ле­ние воз­ду­ха (рис. 2).

Рис. 2. Рав­но­мер­ное пря­мо­ли­ней­ное дви­же­ние

При от­сут­ствии со­про­тив­ле­ния воз­ду­ха и сил тре­ния шарик ни­ко­гда не оста­но­вит­ся, его ско­рость будет оста­вать­ся по­сто­ян­ной. Это зна­чит, что тело на­хо­дит­ся в со­сто­я­нии рав­но­мер­но­го пря­мо­ли­ней­но­го дви­же­ния, на тело дей­ству­ет толь­ко Земля и сила ре­ак­ции опоры, но на дви­же­ние ша­ри­ка в го­ри­зон­таль­ном на­прав­ле­нии они ни­ка­ко­го вли­я­ния не ока­зы­ва­ют.

Ари­сто­тель счи­тал, что для того, чтобы тело дви­га­лось с по­сто­ян­ной ско­ро­стью, необ­хо­ди­мо на него ока­зать дей­ствие дру­ги­ми те­ла­ми. Дей­ствие дру­гих тел на ис­сле­ду­е­мое тело – это при­чи­на на­ли­чия у него ско­ро­сти, счи­тал Ари­сто­тель. Га­ли­лей впер­вые ука­зал, что дей­ствие на тело дру­гих тел – это не при­чи­на на­ли­чия у тела ско­ро­сти, а при­чи­на из­ме­не­ния ско­ро­сти, то есть по­яв­ле­ние у тела уско­ре­ния.

Для того чтобы тело на­хо­ди­лось в со­сто­я­нии покоя или дви­га­лось рав­но­мер­но и пря­мо­ли­ней­но, необ­хо­ди­мо вы­пол­не­ние оди­на­ко­вых усло­вий: либо на тело ни­че­го не дей­ству­ет, либо дей­ствие на него дру­гих тел ком­пен­си­ро­ва­но.

Дви­же­ние – это по­ня­тие от­но­си­тель­ное и за­ви­ся­щее от си­сте­мы от­сче­та, ко­то­рые бы­ва­ют инер­ци­аль­ные и неинер­ци­аль­ные. Инер­ци­аль­ная си­сте­ма от­сче­та – когда тело на­хо­дит­ся в со­сто­я­нии покоя или дви­жет­ся рав­но­мер­но и пря­мо­ли­ней­но. Сфор­му­ли­ру­ем пер­вый закон Нью­то­на.

Су­ще­ству­ют такие си­сте­мы от­сче­та, в ко­то­рых тело на­хо­дит­ся в со­сто­я­нии покоя или рав­но­мер­но­го и пря­мо­ли­ней­но­го дви­же­ния, если на это тело не дей­ству­ют дру­гие тела или их дей­ствие вза­им­но ском­пен­си­ро­ва­но.