Когда сэр Исаак Ньютон опубликовал Philosophiae Naturalis Principia Mathematica в 1687 году он навсегда изменил мир физики. Работа Ньютона составляет основу классическая механика, полезный для описания всего, от движения планет вокруг Солнца до движения, с которым вы сталкиваетесь в повседневной жизни.
В частности, Ньютон три закона движения описывают «повседневное» движение, опираясь на работы таких авторов, как Аристотель и Галилей, чтобы дать точную математическую формулировку некоторых из самых фундаментальных законов физики.
В то время как квантовая механика и специальная теория относительности Эйнштейна необходимы для точного описания движения субатомных частицы или очень большие или быстро движущиеся объекты, законы движения Ньютона до сих пор используются учеными за пределами этих экстремальных ситуации.
Первый закон движения Ньютона
В первый закон, как это определено в классе физики, гласит: «Объект в состоянии покоя остается в состоянии покоя, а объект в движении. остается в равномерном движении с той же скоростью и в том же направлении, если на него не действует неуравновешенный сила."
Иногда это называют закон инерции потому что он описывает тенденцию объекта оставаться неизменным (независимо от того, движутся они или неподвижны), если не применяется внешняя сила. Обратите внимание, что вам нужна «неуравновешенная» сила, чтобы изменить скорость объекта; две силы равной силы, толкающие в противоположных направлениях, просто нейтрализуют друг друга.
Это может показаться странным на Земле, потому что все, что движется, в конечном итоге останавливается, но это происходит только из-за таких вещей, как сила трения и сопротивление воздуха. Если вы уберете ногу с педали акселератора в машине, она в конечном итоге остановится из-за этого. несбалансированные силы - вам нужно будет держать ногу на педали газа, чтобы уравновесить силы и продолжить движение постоянная скорость. Если вы толкнете объект в космосе (вдали от источников гравитации), он продолжит движение по прямой с той же скоростью, пока не столкнется с другой силой.
Советы
Объект движется с постоянной скоростью или остается неподвижным, если к нему не приложена результирующая сила.
Второй закон движения Ньютона
В второй закон связывает чистую силу Fсеть применяется к объекту к произведению массы объекта м и результирующее ускорение а. Второй закон математически формулируется как:
F_ {net} = ma
В словах, сетьсила равна массе, умноженной на ускорение. Таким образом, если вы приложите чистую силу в 1 ньютон (1 Н) к объекту массой 1 кг, вы заставите его ускориться со скоростью 1 м / с.2 до тех пор, пока прилагается сила. Закон более точно сформулирован как:
\ bm {F_ {net}} = m \ bm {a}
Выделение жирным шрифтом подтверждает, что сила и ускорение векторов потому что направление силы и ускорения имеют важное значение, а также их величины. На практике будет несколько составные части каждого в разных направлениях, и вам нужно использовать векторное сложение, чтобы полностью описать силы и движение объектов в двух или трех измерениях.
Это объясняет, что такое «неуравновешенная» сила: сила 5 Н в Икс направление будет отменено силой 5 Н в -Икс направлении, но если бы вторая сила была в у направлении, они будут объединяться в чистую силу и производить движение (то есть ускорение) в направлении, которое вы можете определить из компонентов.
Третий закон движения Ньютона
Ньютона третий закон часто утверждается как «на каждое действие есть равное и противоположное противодействие», но более точная формулировка была бы такой: если бы объект оказывает силу на второй объект, второй объект оказывает силу равной величины и противоположного направления на первый объект.
Другими словами, все силы во Вселенной действуют парами из-за отталкивания, которое вы чувствуете, когда пытаетесь толкнуть стену в буксир, который Земля дает Солнцу в ответ на гравитационное притяжение Солнца Земля.
Лучший способ понять это - подумать о нормальная сила. Когда объект лежит на земле, он оказывает на землю направленную вниз силу из-за силы тяжести (ее масса), и пол оказывает на объект точно такого же размера направленную вверх силу, известную как нормальная сила. Без этого объект продолжал бы ускоряться вниз к центру Земли, что вы обязательно заметили бы в следующий раз, когда попытаетесь сесть на стул!
Когда вы идете, ноги упираются в пол, а пол толкает обратно к твоим ногам в соответствии с третьим законом Ньютона, который помогает продвигать вас вперед.