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: 4 из 13

 К вопросу о формулировке первого закона Ньютона

Ино­гда можно столк­нуть­ся с фор­му­ли­ров­кой пер­во­го за­ко­на Нью­то­на:

Если на тело не дей­ству­ют ни­ка­кие тела либо их дей­ствие вза­им­но урав­но­ве­ше­но (ском­пен­си­ро­ва­но), то это тело будет на­хо­дить­ся в со­сто­я­нии покоя или дви­гать­ся рав­но­мер­но и пря­мо­ли­ней­но, то есть со­хра­нять свою ско­рость.

Все­гда ли это вы­ра­же­ние кор­рект­но? Рас­смот­рим такую си­ту­а­цию (рис. 4):

 

Рис. 4. Инер­ци­аль­ная и неинер­ци­аль­ная си­сте­мы от­сче­та

Вагон по­ез­да, у ко­то­ро­го за­на­ве­ше­ны все окна, то есть пас­са­жир по­ез­да не видит, дви­жет­ся поезд от­но­си­тель­но тел, на­хо­дя­щих­ся на улице или нет. У нас две си­сте­мы от­сче­та – си­сте­ма от­сче­та пас­са­жи­ра «маль­чик» и си­сте­ма от­сче­та на­блю­да­те­ля на земле «де­воч­ка». Поезд на­чи­на­ет уско­рять­ся, то есть ско­рость его уве­ли­чи­ва­ет­ся. Что про­изой­дет с яб­ло­ком, ко­то­рое лежит на сто­ли­ке по­ез­да? Яб­ло­ко по инер­ции по­ка­тит­ся в про­ти­во­по­лож­ную сто­ро­ну. Маль­чик не видит, что поезд начал раз­го­нять­ся, и вдруг яб­ло­ко, ко­то­рое на­хо­ди­лось в со­сто­я­нии покоя, на­чи­на­ет на него ка­тить­ся. Он в недо­уме­нии, ведь на яб­ло­ко не дей­ство­ва­ли ни­ка­кие силы. У маль­чи­ка воз­ни­ка­ет во­прос: может, ме­ха­ни­ка Нью­то­на не спра­вед­ли­ва, ведь яб­ло­ко на­хо­ди­лось в со­сто­я­нии покоя? У де­воч­ки та­ко­го во­про­са не воз­ни­ка­ет, ведь тело дви­жет­ся по инер­ции. По­это­му мы можем сфор­му­ли­ро­вать пер­вый закон Нью­то­на более кор­рект­но:

Су­ще­ству­ют такие си­сте­мы от­сче­та, в ко­то­рых тело со­хра­ня­ет со­сто­я­ние покоя либо будет дви­гать­ся рав­но­мер­но и пря­мо­ли­ней­но, если на него не дей­ству­ют дру­гие тела или дей­ствие дру­гих тел ском­пен­си­ро­ва­но.

Эта фор­му­ли­ров­ка поз­во­ля­ет из­бе­жать кол­ли­зии между маль­чи­ком и де­воч­кой; не обя­за­тель­но быть в си­сте­ме, в ко­то­рой такая си­ту­а­ция на­блю­да­ет­ся: маль­чик на­хо­дит­ся в си­сте­ме, в ко­то­рой эта си­ту­а­ция не со­хра­ня­ет­ся, зна­чит, он на­хо­дит­ся в неинер­ци­аль­ной си­сте­ме от­сче­та. Де­воч­ка на­хо­дит­ся в инер­ци­аль­ной си­сте­ме от­сче­та – кол­ли­зия раз­ре­ше­на.