В начале "Принципов", в евклидовой манере, Ньютон дает некоторые определения, а затем предлагает три закона движения в качестве недоказанных "аксиом": первые два повторяют и обобщают выводы Галилея, третий вводит новую и важную концепцию.
Ньютон не утверждал,что его аксиомы или "законы" были самоочевидны. Он представил их в качестве рабочих предположений, которые следует принимать только до тех пор, пока они помогают точно и подробно объяснить ранее необъяснимые явления.
Прежде чем мы сможем представить эти законы движения, нам необходимо расширить понятие ускорения ранее вводилось для движения по прямой. В наиболее общем случае, когда тело движется по некоторой криволинейной траектории, вектор его скорости может меняться от точки к точке в направлении и/или скорости.
Среднее ускорение от точки X до точки Y теперь должно определяться как векторная разность двух скоростей в точках X и Y, деленная на время, необходимое для перехода от X к Y. Как мы делали раньше, рассматривая точки X и Y, которые все ближе и ближе, мы можем прийти к понятию мгновенного вектор ускорения. Для наших целей будет достаточно иметь в виду, что
• Как и скорость, ускорение-это вектор.
• Ускорение происходит всякий раз, когда происходит изменение скорости и/или направления.
Еще одним ключевым понятием является понятие "масса". Оно было определено Ньютоном как "количество материи" объекта и считалось постоянным. Это чисто числовая величина, а не вектор.
Массу объекта не следует путать с его весом: теперь хорошо известно, например, что тело астронавта весит меньше на Луна больше, чем на Земле, хотя она имеет одинаковую массу в любом месте.
Закон I (закон инерции)
Если тело находится в состоянии покоя или движется с постоянной скоростью по прямой, оно будет оставаться в состоянии покоя или будет продолжать двигаться с постоянной скоростью по прямой, пока на него не действует никакая сила.
Пассажиры в автомобиле, который внезапно замедляется или останавливается, обнаруживают, что продолжают движение вперед в соответствии с первым законом. Они могли бы даже вылететь через лобовое стекло, если бы не были пристегнуты ремнем безопасности.
Если автомобиль поворачивает внезапно и резко, его пассажиры, как правило, продолжают в их первоначальном направлении и скользите по сиденью. Таким образом, тело стремится поддерживать как свою скорость, так и направление движения.
Закон II (закон силы)
Если мы хотим, чтобы тело массой m приобрело ускорение, имеющее значение A в некотором направлении, мы должны приложить к нему силу, которая имеет то же направление, что и ускорение, и значение F, равное массе m, умноженной на ускорение A
F = м х А
Второй закон говорит нам, что чем больше масса тела, которое мы хотим ускорить, и чем большего ускорения мы хотим достичь, тем больше должен быть той силой, которую нам нужно приложить к телу.
Для данной силы, чем больше масса тела, к которому приложена сила, тем меньшее ускорение это приведет; чем меньше масса, тем больше ускорение.
Для поддержания постоянной скорости (нулевое ускорение) не требуется никакой силы, независимо от скорости. Для поддержания устойчивого ускорения требуется постоянная сила. Чтобы увеличить ускорение, необходимо увеличить силу.
Закон III (закон действия и противодействия)
На каждое действие всегда есть равная и противоположная реакция, т. е. если P оказывает силу на Q, затем Q оказывает равную и противоположную силу на P.
То, что происходит, когда мы пробиваем кирпичную стену, является болезненной иллюстрацией третьего закона! Другой пример - отдача пушки, когда она запускает железный шар.
Движение тела
Работа Галилея показала, что, если тело уже движется с некоторой скоростью, и к нему приложена постоянная сила в направлении его движения, тело начнет ускоряться с постоянной скоростью в том же направлении. Если вместо этого сила будет направлена в противоположном направлении, тело начнет замедляться с постоянной скоростью.
#Физика #стиль жизни #законы физики #исследованиЯ #ученые выяснили #движение #законы ньютона