Законы Ньютона - это три кита, на которых держатся вся современная механика. Мы уже подробно рассматривали первый закон Ньютона в этой статье и делали обобщенный материал по всем законам Ньютона . Этот материал является логическим продолжением предыдущих статей.
Я заметил, что основные сложности в понимании возникают часто из-за неумения вникать в формулировки. Поэтому, все мои статьи на эту тему содержат развернутые пояснения и примеры из реальной жизни. Я очень надеюсь, что такая логика изложения сделает чтение интересным, а результат освоения будет отличным.
Многие читатели отмечают, что законы Ньютона как оно говорится - притянуты за уши. Друзья и коллеги учёные! Я, в некотором смысле, готов согласиться с вашими мыслями и фактов достаточно. Но, во-первых, мы говорим про модель, имеющую набор неопровержимых фактов. А во-вторых, моя задача упростить обучение физике по школьной программе.
Итак, что-то мы отступили от основной темы.
Второй закон Ньютона по моему опыту работы с учениками воспринимается легче всего. И действительно, когда нет каких-то абстрактных понятий, типа инерции (правда и она там присутствует, но за "кадром" определения) или противодействий, запомнить всё намного проще, так как можно перенести всё на реальную жизнь и представить.
Формулировка второго закона Ньютона
Сам Исаак Ньютон сформулировал второй закон таким образом:
Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.
Согласитесь, звучит немного ужасающе. Куда понятнее выглядит осовремененная формулировка:
В инерциальных системах отсчёта ускорение (а), приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе (понятнее записать - векторной сумме сил, F), совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки (m). Или, если записать это аналитически, то:
Поэтапный разбор второго закона
Второй закон имеет не так много хитрых слов.
Инерциальные системы отсчёта...Что это такое? Мы уже рассказывали вам об этом в статье про первый закон. Не будем долго на это задерживаться. Если коротко, то это такие системы отсчёта, где существует инерция (читай как все для наших условий).
Материальная точка - наверняка вы уже сталкивались в физике с этим понятием. Что такое материальная точка и почему внимание акцентируется именно на ней? Всё просто, если представить тот же камень, который вы бросили в кота не как материальную точку, то нужно будет учитывать множество дополнительных параметров при расчёте. Камень не симметричный, имеет неравномерное распределение массы, может развалиться при полёте. Всё это не даёт сконцентрировать внимание на основной закономерности. В итоге мы говорим о простейшей модели, которая является материальной точкой, а размерами, формой, вращением и внутренней структурой можно пренебречь в условиях исследуемой задачи.
Дальше речь идёт про силы. Иногда оно формулируется как векторная сумма сил или равнодействующая.
Гораздо понятнее использовать именно формулировку "векторная сумма". Про вектора у нас был целый обучающий ролик, советую изучить:
Но для тех, кто спешит, отметим здесь - векторная сумма есть такая сумма, которая учитывает направление вектора и его позиционирование в пространстве.
Ну и если вы вдруг забыли, что такое сила, то физика понимает силу, как физическую векторную величину (т.е. направленную), являющуюся мерой воздействия на данное тело со стороны других тел (или полей). Определение такое себе, как это модно сейчас говорить. Но лучше и не скажешь.
Осталось одно ключевое понятие.
Это ускорение.
Что такое ускорение? Всё очень просто. Ускорение есть мера изменения скорости тела. Если мы бежим со скоростью 8 км/ч и эта скорость у нас одинакова как в первый час, так и во второй, то мы бежим равномерно. Если мы бежим первый час на 8 км/ч, а второй час на 12 км/ч (что, поверьте, маловероятно), то мы имеем некоторое ускорение.
Ну и уточняется, что направлено это ускорение также, как и равнодействующая всех сил.
Про массу говорить не будем, уж извините :) А то изыскания выйдут далеко за школьную программу и мы будем пытаться понять, что же такое масса на самом деле и почему она есть.
Теперь сформулируем второй закон Ньютона, как сапожники (простите, господа сапожники, среди вас много кандидатов наук...))
Равнодействующая сил (т.е. векторная сумма сил), действующих на тело, равна произведению массы этого тела на его ускорение.
Теперь взглянем на чертеж ниже и всё вдруг станет понятным.
Скажем, взглянем на тело с массой m1.
Записываем для него второй закон Ньютона.
Какая тут векторная сумма всех сил?
Она складывается из силы натяжения нити (Fн), силы трения (Fтр), силы реакции опоры Т (Это то ,с какой силой деревяшка пружинит) и силы тяжести. Всё это равно произведению массы тела m1 на его ускорение. Почему всё векторное? Да потому, что направление тут очень важно! Так, сила реакции опоры имеет направление и ориентировано определенным образом относительно плоскости. И т.д. и т.п.
Надеюсь, всем всё было понятно! Если вопросы остались, то обязательно задавайте их нам, например на стене в группе https://vk.com/inznan
Смотрите инженерные знания! Подписывайтесь на канал и всем удачи.
------------------------------------------------
Полезно будет прочитать:
- Первый закон Ньютона