Поскольку наш материал про три закона Ньютона пользуется большой популярностью, а большинство читателей с трудом ориентируется в этих вещах и постоянно задают вопросы в личные сообщения, мы решили подробнее расписать каждый из этих фундаментальных законов.
Начнем, само собой, с первого закона Ньютона.
Полезно знать, что основы заложил ещё Галилей, сформулировав закон инерции. Из него следует, что при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо движется равномерно.
Ньютон же "осовременил" и дополнил эту формулировку, обозначив понятие относительности.
Давайте сформулируем первый закон Ньютона так, как это обычно сделано в учебниках.
Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, в которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не действуют никакие силы или действие других сил скомпенсировано.
Вот, вроде бы, мало написано. Но о чём тут вообще написано?
Первая мысль, которая появляется при прочтении этих строк - для чего это вообще и что это за бред? Да, именно бред.
Когда нам рассказывают про этот закон, аналитическое мышление ещё не до конца сформировано и жизненного опыта маловато. Поэтому, давайте разбирать вопрос буквально по буквам. И после нашей аналитической работы вы будет воспринимать первый закон Ньютона как один из фундаментальных законов механики, а не что-то из учебника.
Вся сложность ни в первом законе, а в мудреной формулировке! Вот мы и не понимаем ничего :) Оно как на древнерусском языке написано.
Давайте упрощать.
Читаем поэтапно:
Система отсчёта
Существуют такие системы отсчёта...Стоп-слово системы отсчёта. Что такое система отсчёта?
Ничего сверхъестественного!
В данном случае, это обстоятельство указывает на принадлежность рассматриваемых тел к одной системе отсчёта.
Если мы едем на поезде и проезжаем мимо станции, то можно рассматривать и поезд, и станцию в одной системе отсчёта, а можно как разные.
В одной общей системе отсчёта, привязанной к станции, поезд будет ехать, а станция стоять.
В другой, привязанной к поезду, поезд будет стоять, а станция проедет мимо.
Мы можем сидеть на стуле в комнате, а земля в это время крутится. Относительно земли мы сидим, а относительно пространства или, скажем, луны, крутимся.
Именно это обстоятельство и обозначается понятием система отсчёта.
Инерциальная система отсчёта
Следующее новое слово - инерциальная система отсчёта.
Что это такое? Да всё тоже очень просто. Это система отсчёта, в которой существует инерция.
Что такое инерция?
Инерция есть способность тела сохранять скорость как по направлению, так и по величине, при отсутствии воздействий на тело. Если поезд разгоняется, мы начинаем падать противонаправлено его движению, когда тормозит - падаем вперед. Вот она инерция. Врезаемся передним колесом велосипеда в бордюр и что-то тянет нас через руль. Опять инерция. Она появляется в следствие того, что у тела есть некоторая собственная масса. И в случае с поездом, эта масса продолжает своё свободное движение по инерции, тогда как колёса поезда уже тормозятся.
Как мы помним, первый закон Ньютона - это ещё и закон инерции.
Равномерно и прямолинейно
Здесь, наверное, ничего пояснять не нужно.
Прямолинейно - это по прямой линии.
Равномерно - значит за любые равные промежутки времени проходит одно и то же расстояние, и имеет неизменную скорость.
На них не действуют никакие силы...
Для чего это обозначается?
Всё тоже очень просто!
В реальной жизни и в нашем пространстве в нашей системе отсчёта, мы всегда испытываем действия каких-либо сил.
Если санки катятся с горы, то на них, как минимум, действует сила притяжения Земли и сила трения, возникающая между полозьями и снегом. Представить себе обратную ситуацию в реальной жизни довольно сложно. А тут на этом заостряется внимание.
Действие других сил скомпенсировано ...
Понятие более сложное, чем предыдущие обозначенные моменты.
Как представить себе компенсацию сил?
Представьте себе, что лыжник скатывался с горы и в какой-то момент подул ветер, который остановил лыжника. В момент остановки силы и были скомпенсированы. Или, результирующая всех сил была равна нулю.
Проще всего представить себе эту ситуацию, когда мы говорим про плавание.
Простая формулировка Первого закона Ньютона
Теперь, изучив всю матчасть, мы модем сформулировать закон в оченой простой форме.
Если велосипедист едет по абсолютно ровной дороге, после того, как его кто-то толкнул вперед,а дорога без наклона и сила трения колёс, а также сопротивление ветра (как и ВСЕ внешние сопротивления) отсутствуют, то он будет катиться так с одинаковой скоростью бесконечно долго. Но в реальной системе отсчёта ВСЕГДА будут действовать силы противодействия (трение, ветер, кочки) и велосипедист начнет останавливаться, если не будет крутить педали.
Не прозвучало тут про компенсацию сил. Как бы выглядела бы компенсация сил на примере такого велосипедиста?
Пусть в лицо велосипедисту дует ветер и воздействует на него с силой 50 Ньютонов, а за спиной у велосипедиста будет винт, как у Карлсона, который создает силу движения вперед 50 Ньютонов. Вот мы и уравновесили все силы и получили результирующий ноль.
Примерно так будет звучать простая версия первого закона Ньютона.
Для чего оно всё нужно?
Если вы уже решали задачи, то наверняка сталкивались с рисованием схемы для задачи, где отображены все силы:
Сказали мы всё это, для того, чтобы в дальнейшем вы представляли, себе, как и для чего рисуется такая схема, откуда вылезает понятие равнодействующей и как взаимодействуют силы друг с другом. Плюс никто не отменял и законы природы :)...
Надеюсь, что статья была для вас полезна!
Подписывайтесь на наш проект, ставьте лайки и смотрите Инженерные знания на YouTube !
Обязательно прочитайте про второй закон Ньютона!
========
Полезные материалы в моем блоге по теме:
- Подробно рассматриваем первый закон Ньютона