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: 8 из 13

 Центробежная сила

За­ко­ны Нью­то­на вы­пол­ня­ют­ся в инер­ци­аль­ных си­сте­мах от­сче­та, но можно до­бить­ся того, что эти за­ко­ны будут вы­пол­нять­ся и в неинер­ци­аль­ных си­сте­мах от­сче­та (НСО).

Уче­ные до­го­во­ри­лись счи­тать, что в НСО, по­ми­мо при­выч­ных нам сил, от­вет­ствен­ных за по­яв­ле­ние у тела уско­ре­ния, су­ще­ству­ют силы инер­ции – осо­бый вид сил. Они были вве­де­ны для объ­яс­не­ния дей­ствия уско­ре­ния, с ко­то­рым неинер­ци­аль­ная си­сте­ма дви­жет­ся по от­но­ше­нию к инер­ци­аль­ной.

В НСО вто­рой закон Нью­то­на при­об­ре­та­ет сле­ду­ю­щий вид:

,

где  – уско­ре­ние в неинер­ци­аль­ной си­сте­ме от­сче­та;  – сила инер­ции

 ,

где  – аб­со­лют­ное уско­ре­ние инер­ци­аль­ной си­сте­мы от­сче­та 

В НСО тре­тий закон Нью­то­на в от­но­ше­нии сил инер­ции не вы­пол­ня­ет­ся.

При­ме­ром силы инер­ции яв­ля­ет­ся цен­тро­беж­ная сила. Во время рез­ко­го по­во­ро­та ав­то­мо­би­ля че­ло­ве­ка вдав­ли­ва­ет в крес­ло. С точки зре­ния этого че­ло­ве­ка на него дей­ству­ет цен­тро­беж­ная сила, а с точки зре­ния на­блю­да­те­ля на земле че­ло­век про­дол­жа­ет дви­гать­ся по инер­ции, в то время как крес­ло ав­то­мо­би­ля стре­мит­ся по­вер­нуть.

До­маш­нее за­да­ние

1. 
   Во­про­сы (1, 3) в конце па­ра­гра­фа 24 (стр. 66); во­про­сы (3–5) в конце па­ра­гра­фа 25 (стр. 68) – Г.Я. Мя­ки­шев, Б.Б. Бу­хов­цев, Н.Н. Сот­ский. Фи­зи­ка 10
   
2. 
   Трак­тор тянет плуг по го­ри­зон­та­ли силой 5 кН. Со­про­тив­ле­ние дви­же­нию – 3 кН. Опре­де­ли­те рав­но­дей­ству­ю­щую этих сил.
   
3. 
   Ва­го­нет­ка мас­сой 500 кг дви­жет­ся под дей­стви­ем силы 125 Н. Опре­де­ли­те ее уско­ре­ние.
   
4. 
   Трак­тор, сила тяги ко­то­ро­го на крюке – 15 кН, со­об­ща­ет при­це­пу уско­ре­ние . Какое уско­ре­ние со­об­щит тому же при­це­пу трак­тор, раз­ви­ва­ю­щий тя­го­вое уси­лие 60 кН?
   

Тема 4. Третий Закон Ньютона

Из­вест­но, что  при вза­и­мо­дей­ствии воз­дей­ству­ют друг на друга оба тела. Не бы­ва­ет та­ко­го, чтобы одно тело толк­ну­ло дру­гое, а вто­рое в ответ никак не от­ре­а­ги­ро­ва­ло бы.

Пред­ставь­те, что вы и ваш друг ка­та­е­тесь на скей­те, при­чём друг ка­та­ет­ся на одном скей­те с бра­том (см. Рис. 1).



Рис. 1. При­об­ре­те­ние уско­ре­ния при вза­и­мо­дей­ствии

Ваша масса – , масса друга с бра­том – . Если вы от­тал­ки­ва­е­тесь друг от друга, то при­об­ре­та­е­те уско­ре­ния, ко­то­рые на­прав­ле­ны по одной пря­мой в про­ти­во­по­лож­ные сто­ро­ны. От­но­ше­ние масс участ­ни­ков этого про­цес­са об­рат­но про­пор­ци­о­наль­но от­но­ше­нию мо­ду­лю уско­ре­ний.

 

 

Сле­до­ва­тель­но:

 

Со­глас­но вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на:

 – сила, с ко­то­рой на вас дей­ству­ет друг с бра­том

 – сила, с ко­то­рой вы дей­ству­е­те на друга с бра­том

 

Так как уско­ре­ния про­ти­во­на­прав­лен­ные, то:

 

Дан­ное ра­вен­ство вы­ра­жа­ет тре­тий закон Нью­то­на: тела дей­ству­ют друг на друга с си­ла­ми, ко­то­рые имеют оди­на­ко­вые мо­ду­ли и про­ти­во­по­лож­ные на­прав­ле­ния.

Более про­стая фор­му­ли­ров­ка тре­тье­го за­ко­на Нью­то­на зву­чит так: сила дей­ствия равна силе про­ти­во­дей­ствия.

Каж­дая из сил вза­и­мо­дей­ствия при­ло­же­на к раз­ным телам. Сле­до­ва­тель­но, при рас­смот­ре­нии вто­ро­го за­ко­на Нью­то­на для каж­до­го тела в от­дель­но­сти, силы вза­и­мо­дей­ствия между те­ла­ми не могут ком­пен­си­ро­вать друг друга, хотя фор­маль­но:

 

 

Для ил­лю­стра­ции этого за­ко­на возь­мём два ди­на­мо­мет­ра (см. Рис. 2). Один из них на­де­нем ко­леч­ком на что-то непо­движ­ное, на­при­мер на гвоздь в стене, а вто­рой со­еди­ним с пер­вым крюч­ка­ми. И по­тя­нем за ко­леч­ко вто­ро­го ди­на­мо­мет­ра. Оба при­бо­ра по­ка­жут оди­на­ко­вые по мо­ду­лю силы на­тя­же­ния.



Рис. 2. Опыт с ди­на­мо­мет­ра­ми

Сила дей­ствия и сила про­ти­во­дей­ствия – это все­гда силы одной при­ро­ды. На­при­мер, в преды­ду­щем опыте сила дей­ствия пер­во­го ди­на­мо­мет­ра на вто­рой и сила дей­ствия вто­ро­го ди­на­мо­мет­ра на пер­вый – это силы упру­го­сти; силы дей­ствия од­но­го за­ря­жен­но­го тела на дру­гое и на­о­бо­рот – это силы элек­три­че­ской при­ро­ды.