Išvados iš Niutono dėsnių. Šie eksperimentiniai faktai gali patvirtinti antrąjį Niutono dėsnį ir pateisinti kitą jėgos matavimo metodą kartu su svėrimu.

Poilsio metu? Pavaizduoti stiprumo grafiškai. b) Nustatykite jėga, kurio įtakoje organizmas masė įstatymasNiutonas"; Faridonovas Rustamas - „Antras įstatymasNiutonas" įstatymasNiutonas". Praktinis etapas...

Vežimėlio patirtis

Karutį ant ratų ridename iš pasvirusios plokštumos ant grindų, kur pilamas smėlio kalnelis. Jį pasiekęs vežimėlis įstrigs smėlyje ir sustos. Išlyginkime smėlį ir vėl leisime vežimėliui nuslysti nuo kalno. Dabar vežimėlio greitis mažės daug lėčiau. Jei pašalinsite smėlį, vežimėlio greičio sumažėjimas bus vos pastebimas.

1.V=0, priežastis yra smėlis, esantis plokštumoje.

2.V mažėja lėčiau, nes įtakoja trinties jėgą.

3. Vežimėlio judėjimas pagal inerciją, V lieka maždaug nepakitęs.

Jei visų jėgų, veikiančių materialųjį tašką (kūną), atstumas lygus nuliui, tai taško (kūno) greitis nekinta nei dydžiu, nei kryptimi.

Įstatymo teiginys: Materialus taškas (kūnas), izoliuotas nuo išorinių jėgų poveikio, išlaiko ramybės būseną arba tolygų tiesinį judėjimą tol, kol veikiančios jėgos priverčia jį (jį) pakeisti šią būseną.

Kitaip tariant, kūnas lieka ramybės būsenoje arba tolygiai juda tiesia linija, nes visų jį veikiančių jėgų rezultatas yra lygus nuliui. Kol tai palaikoma, kūno greitis yra lygus nuliui (ramybės būsenoje) arba pastovus (tiesiame tolygiai judant).

Inercija- tai reiškinys, kai kūnas išlaiko greitį, kai jo neveikia kiti kūnai. Laisvo kūno judėjimas vadinamas judėjimu inercijos būdu, o jo greičio išsaugojimas – inercijos reiškiniu.

Pirmasis Niutono dėsnis galioja inercinėms atskaitos sistemoms. Tokios atskaitos sistemos gali būti laikomos: heliocentrine sistema, traukinio judėjimu, vežimėlio judėjimu. Neinercine atskaitos sistema taip pat laikoma atskaitos sistema, kuri juda su pagreičiu neinercinės atskaitos sistemos atžvilgiu. Atskaitos rėmai, judantys su pagreičiu Žemės ar kitų kūnų atžvilgiu, vadinami inerciniais.

Pirmojo Niutono dėsnio eksperimentinis patvirtinimas.

Ant butelio kaklelį dengiančio organinio stiklo gulinti moneta, staigiai spustelėjus organinį stiklą horizontalioje plokštumoje, įkrenta į butelį.

Staigiai stabdant transporto priemonę, keleiviai, neprisisegę saugos diržų, toliau juda į priekį pagal inerciją, o tai gali susižaloti.

Išvada: Taigi iš pirmojo Niutono dėsnio išplaukia, kad kūnas gali judėti tiek esant išorinei įtakai, tiek be jo.

Inercija yra pastovaus kūnų greičio palaikymo reiškinys. Kūnas, kuris nėra veikiamas išorinių poveikių (vadinamas laisvu), yra ramybės būsenoje arba juda tolygiai ir tiesia linija.

Yra tokių atskaitos sistemų, kurių atžvilgiu judantis kūnas išlaiko pastovų greitį, jei kiti kūnai jo neveikia arba kūnų veiksmai yra kompensuojami.

Inercinės atskaitos sistemos – atskaitos sistema, kurios pradžia yra Žemės centre, atskaitos sistema, susijusi su Saulės centru. Bet kuri sistema, judanti inercinių nuorodų atžvilgiu, yra inercinė.

Sistemos, judančios su pagreičiu, yra neinercinės ir Niutono dėsniai jose netenkinami.

Kadangi matavimas visada yra lyginimas su etalonu (su matavimo vienetu), antrasis Niutono dėsnis taip pat nulemia jėgos vieneto pasirinkimą. Kadangi ilgio, masės ir laiko vienetai jau nustatyti, ši lygtis verčia mus laikyti jėgos vienetu jėgą, kuri masės vienetui suteikia pagreitį, lygų vienetui. SI jėgos vienetas yra niutonas (N). Niutonas yra jėga, kuri vieno kilogramo masei suteikia 1 m/s 2 pagreitį.

Pagal savo pobūdį išskiriamos tamprios sąveikos jėgos, trinties jėgos, gravitacinės ir elektromagnetinės jėgos.

Aukščiau buvo pateiktas elastinių jėgų pavyzdys. Trinties jėgos priklauso nuo besiliečiančių paviršių santykinio judėjimo greičio ir paviršiaus būklės. Gravitacijos ir elektromagnetines jėgas sukelia buvimas laukus arba lauko sąveika ir veikti per atstumą. Atitinkamai, jėgų matavimo užduotis suskaidoma į dvi atskiras užduotis: 1) išmatuoti laukus, kurie atsiranda konkrečiu atveju, ir 2) išmatuoti jėgas, veikiančias tam tikrą kūną iš tam tikro lauko.

Norint išmatuoti jėgas, pirma, turi būti nustatytas jėgos standartas ir, antra, kitų jėgų palyginimo su šiuo standartu metodas.

Paimkime tam tikrą gerai apibrėžtą spyruoklę (pavyzdžiui, pagamintą iš plieninės vielos cilindrinės spiralės formos), ištemptą iki žinomo ilgio. Jėgos etalonu laikysime jėgą, kuria ši spyruoklė, esant fiksuotai įtampai, veikia kūną, pritvirtintą prie bet kurio jo galo. Kitų jėgų palyginimas su etalonu yra matavimas.

Turint būdą išmatuoti jėgas, galima nustatyti, kokiomis sąlygomis jėgos atsiranda, ir nustatyti jų dydžius bet kuriais konkrečiais atvejais. Pavyzdžiui, tiriant tamprumo jėgas galima nustatyti, kad ištempta cilindrinė spyruoklė sukuria jėgą, kuri, jei spyruoklė nėra ištempta per daug, yra proporcinga tempimo dydžiui (Huko dėsnis). Toks jėgų matavimo prietaisas vadinamas dinamometru (pagal jėgos matmenį CGS sistemoje – dyne). Šis dėsnis supaprastina dinamometrų kalibravimą, nes pakanka pažymėti tik didžiausią jėgą atitinkantį įtempimą (neviršijant aukščiau nurodytų ribų), ir padalyti visą dinamometro skalę į lygias dalis. Lygiai taip pat bet kokioms kitoms deformacijos rūšims galima nustatyti susidariusios tamprumo jėgos dydžio priklausomybę nuo deformacijos pobūdžio ir dydžio.

Trinties jėgas galima išmatuoti panašiai. Jei pritvirtinsite dinamometrą prie judančio kūno ir nustatysite dinamometro įtempimą, kuriuo kūnas judės tiesia linija ir tolygiai, tada trinties jėga bus vienodo dydžio ir priešingos krypties jėgai, veikiančiai iš dinamometro (žinoma, su sąlyga, kad neveikia jokios kitos kūną veikiančios jėgos).

Pavyzdžiui, gerai žinomas kūnų svėrimo ant spyruoklinių svarstyklių metodas leidžia išmatuoti šių kūnų trauką prie Žemės (nors tik apytiksliai, nes Žemė, ant kurios kūnas remiasi svėrimo metu, juda pasirinkto „fiksuoto“ atžvilgiu). koordinačių sistema ir tai kiek iškreipia matavimo rezultatus).

Po patikrinimo Antrasis Niutono dėsnis eksperimentiškai, remiantis šiuo dėsniu, tam tikram kūnui, naudojant žinomas jėgas, galime rasti kūno pagreitį arba, atvirkščiai, naudojant žinomus pagreičius, rasti jį veikiančių jėgų sumą, jei bent kartą šiam kūnui vienu metu nustatome ir veikiančią jėgą, ir perduodamą jėgos pagreitį.

Kadangi kūno masės matavimo metodui nustatyti naudojamas tas pats antrasis Niutono dėsnis (masės dydis nustatomas vienu metu matuojant jėgą ir pagreitį), antrajame Niutono dėsnyje, viena vertus, yra teiginys, kad pagreitis yra proporcingas jėga ir, kita vertus, kūno masės nustatymas kaip kūną veikiančios jėgos ir šios jėgos suteikiamo pagreičio santykis.

Čia reikia pabrėžti, kad Niutonas suformulavo tamprumo jėgų, gravitacijos jėgų dėsnį, tačiau beveik nieko nežinojo apie sudėtingesnių jėgų prigimtį, pavyzdžiui, apie jėgas tarp atomų. Tačiau jis atrado vieną taisyklę, vieną bendrą visų jėgų nuosavybę, kuri sudaro jo trečiąjį dėsnį:

"Veiksmo jėga lygi reakcijos jėgai".

Dabar, remdamiesi sukaupta žinių patirtimi, galime pastebėti tai, ko Niutonas nepastebėjo, galime apibendrinti jo formuluotę, atsižvelgdami į visas šiandien mokslui žinomas sąveikos rūšis. Pagal trečiąjį Niutono dėsnį bet kurie du kūnai, tarkime dvi dalelės, bus " stumti» vienas kitą priešingomis kryptimis vienoda jėga. Niutonas turėjo omenyje tik tuo metu žinomas sąveikas: gravitacijos ir elastingumo jėgas. Tačiau dabar galime teigti, kad dėsnis galioja ir kitoms iki šiol mokslo nustatytoms sąveikos rūšims.

Kuo dar įdomus trečiasis Niutono dėsnis? Tegul sąveikaujančios dalelės turi skirtingą masę. Kas iš to seka? Pagal antrąjį dėsnį jėga yra lygi impulso kitimo laikui greičiui, todėl 1-osios dalelės judesio kitimo greitis pagal Trečiąjį dėsnį bus lygus antrosios dalelės judesio pokyčio greičiui. , t.y.

d p 1 /dt = - d p 2/dt.

tai yra visiškas pasikeitimas 1 dalelės impulsas yra lygus ir priešingas visiškas pasikeitimas 2 dalelės impulsas. Tai yra, abiejų dalelių bendro impulso sumos kitimo greitis yra lygus nuliui

d(p 1 + p 2)/dt = 0.

Tačiau būtina atsiminti, kad mūsų uždavinyje apie sistemą, susidedančią iš dviejų sąveikaujančių kūnų, mes manėme, kad nėra jokių kitų jėgų, išskyrus vidines. Taigi, mes gavome, kad sąveikaujančių kūnų sistemoje esant tik vidinėms jėgoms, bendras sąveikaujančių dalelių sistemos impulsas išlieka nepakitęs. Šis teiginys išreiškia impulso tvermės dėsnis. Iš to išplaukia, kad jei išmatuojame ar suskaičiuosime kiekį m 1v 1+m2v 2 + m 3v 3 +… , tai yra visų dalelių impulsų suma, tada bet kokioms tarp jų veikiančioms jėgoms, kad ir kokios sudėtingos jos būtų, turėtume gauti tą patį rezultatą ir prieš jėgų veikimą, ir po jo, nes bendras impulsas išlieka pastovus.

Taigi, bendro impulso išsaugojimo dėsnį, kai nėra išorinių jėgų, galima įrašyti į formą

m 1v 1+m2v 2 + m 3v 3 +…=konst.

Kadangi kiekvienai dalelei antrasis Niutono dėsnis turi formą

f =d(m v)/dt,

tada, pavyzdžiui, bet kuriam bendros jėgos komponentui bet kuria kryptimi X,

f x= d(mv x)/dt.

Lygiai tos pačios formulės gali būti parašytos y, z komponentas.

Tačiau jei yra išorinių jėgų, jėgų, kurios yra išorinės izoliuotos dalelių sistemos, tada visų šių išorinių jėgų suma bus lygi visų sistemos dalelių bendro impulso kitimo greičiui.

Trintis

Taigi, norėdami iš tikrųjų suprasti Niutono dėsnius, turime aptarti jėgų savybes; Šio skyriaus tikslas yra pradėti šią diskusiją ir savotiškai papildyti Niutono dėsnius. Mes jau esame susipažinę su pagreičio savybėmis ir kitomis panašiomis sąvokomis, tačiau dabar turime susidurti su jėgų savybėmis. Dėl jų sudėtingumo šiame skyriuje (skirtingai nei ankstesniuose) tikslių formuluočių nesieksime. Norėdami pradėti nuo konkrečios jėgos, apsvarstykite pasipriešinimą, kurį oras suteikia skrendančiam lėktuvui. Koks yra šios jėgos dėsnis? (Mes privalome jį surasti; juk kiekvienai jėgai yra įstatymas!) Vargu ar tai bus paprasta. Verta įsivaizduoti lėktuvo oro stabdymą – vėjo švilpimą sparnuose, sūkurius, gūsius, fiuzeliažo drebėjimą ir daugybę kitų sunkumų – suprasti, kad šis dėsnis vargu ar bus paprastas ir patogus. Tuo labiau stebina tai, kad jėgos modelis yra labai paprastas: F ≈ с·υ 2 (pastovus kartojamas iš greičio kvadrato).

Kokia šio įstatymo pozicija tarp kitų? Ar tai kaip įstatymas? F = ma ? Visai ne. Pirma, jis yra empirinis ir buvo gautas apytikriais matavimais vėjo tunelyje. Bet jūs prieštaraujate: „Na, įstatymas F = ma taip pat gali būti empirinis“. Bet ar tai tikrai esmė? Skirtumas yra ne empirizme, o tame, kad, kiek mes suprantame, šis trinties dėsnis yra daugelio įtakų rezultatas ir iš esmės nėra paprastas. Kuo daugiau jį tiriame, tuo tiksliau išmatuojame, tuo daugiau sunkiau(ne lengviau) jis mums prisistatys. Kitaip tariant, gilindamiesi į lėktuvo stabdymo dėsnį, vis aiškiau suprasime jo „klaidingumą“. Kuo gilesnis žvilgsnis, tuo tikslesni matavimai, tuo sudėtingesnė tiesa; jis mums nepasirodys kaip paprastų fundamentalių procesų rezultatas (tačiau mes tai spėjome nuo pat pradžių). Esant labai mažam greičiui (pavyzdžiui, jie net nepasiekiami lėktuvui), dėsnis keičiasi: stabdymas nuo greičio priklauso beveik tiesiškai: Arba, pavyzdžiui, kamuoliuko (ar oro burbulo ar dar ko nors) stabdymas dėl trinties. su klampiu skysčiu (kaip medus ), - jis taip pat proporcingas greičiui esant mažam greičiui, bet esant dideliam greičiui, kai susidaro sūkuriai (žinoma, ne meduje, o vandenyje ar ore), apytikslis proporcingumas vėl atsiranda greičio kvadratas (F = с·υ 2 ); Toliau didėjant greičiui, ši taisyklė netaikoma. Žinoma, galite pasakyti: „Na, čia koeficientas šiek tiek keičiasi“. Bet tai tik triukas.

Antra, yra ir kitų sunkumų: ar galima, tarkime, šią jėgą padalinti į dalis – į sparnų, fiuzeliažo, uodegos trinties jėgą ir pan.? Žinoma, kai reikia išsiaiškinti orlaivio dalis veikiančius sukimosi momentus, tai galima padaryti, bet tuomet reikia turėti specialų sparnų trinties dėsnį ir pan. Ir aiškėja nuostabus faktas, kad jėga veikimas ant sparno priklauso nuo . kitas sparnas, tai yra, jei pašalinsite lėktuvą ir paliksite vieną sparną ore; tada jėga bus visiškai kitokia, nei būtų, jei visas lėktuvas būtų ore; Priežastis, žinoma, ta, kad į lėktuvo nosį trenkęs vėjas teka ant sparnų ir keičia stabdymo jėgą. Ir nors atrodo stebuklinga, kad egzistuoja toks paprastas, grubus empirinis dėsnis, tinkamas kurti lėktuvus, jis nėra vienas iš tų fizikos dėsnių, kurie vadinami pagrindinis : Kai gilinatės, viskas darosi vis sudėtingesnė. Kai kurie koeficiento priklausomybės tyrimai Su orlaivio nosies forma iš karto sugriauna jo paprastumą. Nelieka paprastos priklausomybės. Nesvarbu, ar tai gravitacijos dėsnis: jis paprastas, o tolesnis jo gilinimas tai tik pabrėžia.

Mes ką tik kalbėjome apie dviejų tipų trintį, atsirandančią dėl greito judėjimo ore arba lėto judėjimo meduje. Tačiau yra ir kita trinties rūšis – sausa arba slystanti trintis: apie tai kalbama, kai vienas kietas kūnas slysta ant kito. Norint toliau judėti, tokiam kūnui reikia jėgos. Ji vadinama trinties jėga. Jo kilmė yra labai painus klausimas. Abu liečiantys paviršiai yra nelygūs, žiūrint atominiu lygiu. Sąlyčio taškuose atomai prilimpa; paspaudus ant korpuso mova nutrūksta ir atsiranda vibracijos (bet kokiu atveju kažkas panašaus nutinka). Anksčiau buvo manoma, kad trinties mechanizmas yra paprastas: paviršius padengtas nelygumais, o trintis atsirado dėl slankiojančių dalių pakėlimo ant šių nelygumų; bet tai neteisinga, nes tada nebūtų energijos nuostolių, o iš tikrųjų energija eikvojama trinčiai. Nuostolių mechanizmas yra skirtingas: slystant nelygumai gniuždomi, atsiranda vibracijos, atomų judėjimas, šiluma pasklinda ant abiejų kūnų. Ir čia pasirodo itin netikėta, kad empiriškai šią trintį galima apytiksliai apibūdinti paprastu dėsniu. Jėga, reikalinga norint įveikti trintį ir vilkti vieną objektą kito paviršiumi, priklauso nuo jėgos, nukreiptos normaliai (statmenai) kontaktiniams paviršiams. Gana gerai apytiksliai galime daryti prielaidą, kad trinties jėga yra proporcinga normaliajai jėgai su daugiau ar mažiau pastoviu koeficientu:

F = μ·N, (12.1)

kur μ - trinties koeficientas(12.1 pav.).

Nors koeficientas μ nėra labai pastovus, ši formulė yra gera nykščio taisyklė, leidžianti įvertinti, kiek jėgos reikės bet kokiomis praktinėmis ar inžinerinėmis aplinkybėmis. Tik tada, kai normali judėjimo jėga ar greitis yra labai didelis, dėsnis žlunga: išsiskiria per daug šilumos. Svarbu suprasti, kad bet kuris iš šių empirinių dėsnių turi apribojimų, kuriuos peržengus jie neveikia.

Apytikslis formulės galiojimas F = μ·N gali būti įrodyta paprasta patirtimi. Ant kampu θ pasvirusioje plokštumoje pastatykime svorio W bloką. Pakelkime plokštumą statiau, kol blokas nuo jo nuslys savo svoriu. Svorio komponentas žemyn išilgai plokštumos W sin θ yra lygus trinties jėgai F, kai blokas slysta tolygiai. Svorio komponentas, normalus plokštumai, yra W·cosθ; ji yra normali jėga N. Formulė tampa W·sin θ = μ· W·cosθ, iš kur μ = sinθ/cosθ = tgθ. Pagal šį dėsnį, esant tam tikram plokštumos pokrypiui, blokas pradeda slysti. Jei blokas bus apkrautas papildomu svoriu, tada visos formulėje esančios jėgos padidės ta pačia proporcija, o W iškris iš formulės. Jei vertė μ nepasikeitė, tada pakrautas blokas vėl slys tuo pačiu pasvirimu. Iš patirties nustatę kampą θ, įsitikinsime, kad esant didesniam bloko svoriui, slydimas vis tiek prasideda tuo pačiu pasvirimo kampu. Net jei svoris padidėjo daug kartų, šios taisyklės laikomasi. Darome išvadą, kad trinties koeficientas nepriklauso nuo svorio.

Atlikus šį eksperimentą nesunku pastebėti, kad esant teisingam pasvirimo kampui, kaladė slysta ne ištisai, o su sustojimais: vienur užstrigs, o kitur veržiasi į priekį. Toks elgesys yra ženklas, kad trinties koeficientą galima tik apytiksliai laikyti pastoviu: jis įvairiose vietose skiriasi. Lygiai taip pat neapibrėžtas elgesys stebimas, kai keičiasi bloko apkrova. Trinties skirtumai atsiranda dėl skirtingo paviršiaus dalių lygumo ar kietumo, nuo nešvarumų, rūdžių ir kitų pašalinių poveikių. Lentelės, kuriose pateikiami trinties koeficientai „plienas ant plieno“, „varis ant vario“ ir pan. μ . „Vario ant vario“ ir tt trintis iš tikrųjų yra trintis „nuo teršalų, prilipusių prie vario“.

Aprašyto tipo eksperimentuose trintis beveik nepriklauso nuo greičio. Daugelis žmonių mano, kad trintis, kurią reikia įveikti norint pajudinti objektą (statinė), yra didesnė už jėgą, reikalingą išlaikyti jau įvykusį judėjimą (slydimo trintis). Tačiau ant sausų metalų sunku pastebėti skirtumą. Tokią nuomonę tikriausiai sukūrė eksperimentai, kuriuose buvo alyvos ar riebalų pėdsakų, o gal strypai buvo pritvirtinti spyruokle ar kažkuo lanksčiu, tarsi pririštu prie atramos.

Labai sunku pasiekti tikslumą atliekant kiekybinius trinties eksperimentus, ir iki šiol trintis nebuvo labai gerai išanalizuota, nepaisant didžiulės tokios analizės svarbos technologijoms. Nors įstatymas F = μ·N yra beveik tikslus standartiniams paviršiams, tokio tipo įstatymo priežastis nelabai suprantama. Norėdami tai parodyti μ mažai priklauso nuo greičio, reikalingi ypač subtilūs eksperimentai, nes dėl greitų apatinio paviršiaus virpesių akivaizdžiai sumažėja trintis. Atliekant eksperimentus dideliu greičiu, reikia pasirūpinti, kad kūnai nedrebėtų, kitaip matoma trintis iš karto sumažės. Bet kuriuo atveju šis trinties dėsnis reiškia tuos pusiau eksperimentinius dėsnius, kurie nėra iki galo suprantami ir netampa aiškesni, nepaisant milžiniškų pastangų. Dabar beveik niekas negali įvertinti dviejų medžiagų trinties koeficiento.

Anksčiau buvo pasakyta, kad bandoma išmatuoti μ slystant grynoms medžiagoms (varis ant vario) gaunami abejotini rezultatai, nes besiliečiantys paviršiai yra ne grynas varis, o oksidų ir kitų teršalų mišiniai. Jei norime gauti visiškai gryną varį, jei valome ir poliruojame paviršius, degazuojame medžiagą vakuume ir imsimės visų būtinų atsargumo priemonių, tai vis tiek bus μ mes to nesulauksime. Nes du vario gabaliukai sulips, o tada bent lėktuvą apverskite aukštyn kojomis! Koeficientas μ , vidutinio kietumo paviršiams paprastai yra mažiau nei vienas, bet čia jis išauga iki kelių vienetų! Šio netikėto elgesio priežastis yra tokia: ...kai tos pačios rūšies atomai liečiasi, jie negali „žinoti“, kad priklauso skirtingiems vario gabalams. Jei tarp jų būtų kitų atomų (atomai, oksidai, tepalai, ploni paviršiniai teršalų sluoksniai), tai vario atomai būtų „aiškūs“, ar jie yra ant to paties gabalo, ar ant skirtingų. Prisiminkite dabar, kad būtent dėl ​​traukos jėgų tarp vario atomų vario yra kieta medžiaga, ir jūs suprasite, kodėl neįmanoma teisingai nustatyti grynų metalų trinties koeficiento.

Tas pats reiškinys pastebimas atliekant paprastą namų eksperimentą su stiklo plokšte ir stiklu. Padėkite stiklinę ant lėkštės, uždėkite kilpą ir patraukite; gerai slysta ir jaučiamas trinties koeficientas; Žinoma, šis santykis yra šiek tiek nereguliarus, bet vis tiek yra santykis. Dabar sudrėkinkite lėkštę ir stiklo kotelį ir traukite; pajusite, kad jie sulipę. Atidžiau pažiūrėjus galima rasti net įbrėžimų. Faktas yra tas, kad vanduo gali pašalinti riebalus ir kitas medžiagas, kurios užkemša paviršių; Lieka švarus stiklas ir stiklas kontaktas. Šis kontaktas toks geras, kad jį sulaužyti nėra taip paprasta: jį sulaužyti sunkiau nei išplėšti stiklo gabalėlius, todėl atsiranda įbrėžimų.

1) Pirmasis Niutono dėsnis: Yra tokių atskaitos sistemų, vadinamų inercinėmis, kurių atžvilgiu laisvieji kūnai juda tolygiai ir tiesia linija.

Pirmąjį mechanikos dėsnį arba inercijos dėsnį, kaip dažnai vadinamas, iš esmės nustatė Galilėjus, tačiau Niutonas jam pateikė bendrą formuluotę.

Laisvas kūnas - Jie vadina kūną, kurio neveikia jokie kiti kūnai ar laukai. Sprendžiant kai kurias problemas, kūnas gali būti laikomas laisvu, jei subalansuotas išorinis poveikis.

Vadinami atskaitos rėmai, kuriuose laisvas materialus taškas yra ramybės būsenoje arba juda tiesia linija ir tolygiai inercinės atskaitos sistemos. Vadinamas tiesus ir tolygus laisvo materialaus taško judėjimas inercinėje atskaitos sistemoje pakrantės. Esant tokiam judėjimui, materialaus taško greičio vektorius išlieka pastovus ( = konst). Ramybės taškas yra ypatingas judėjimo pagal inerciją (=0) atvejis.

Inercinėse atskaitos sistemose ramybė arba tolygus judėjimas yra natūrali būsena, o dinamika turi paaiškinti šios būsenos pasikeitimą (t. y. kūno pagreičio atsiradimą veikiant jėgoms). Laisvieji kūnai, kurių neveikia kiti kūnai, neegzistuoja. Tačiau dėl to, kad didėjant atstumui mažėja visos žinomos sąveikos, tokį kūną galima realizuoti bet kokiu reikiamu tikslumu.

Vadinamos atskaitos sistemos, kuriose laisvasis kūnas neišlaiko pastovaus greičio neinercinis. Neinercinė atskaitos sistema yra ta, kuri juda su pagreičiu bet kurios inercinės atskaitos sistemos atžvilgiu. Neinercinėje atskaitos sistemoje net laisvas kūnas gali judėti su pagreičiu.

Tolygus ir tiesus atskaitos sistemos judėjimas neturi įtakos joje vykstančių mechaninių reiškinių eigai. Jokie mechaniniai eksperimentai neleidžia atskirti likusios inercinės atskaitos sistemos dalies nuo vienodo tiesinio judėjimo. Bet kokiems mechaniniams reiškiniams visos pradinės atskaitos sistemos yra lygios. Šie teiginiai išreiškia. mechaninis reliatyvumo principas (Galileo reliatyvumo principas)

Reliatyvumo principas yra vienas iš bendriausių gamtos dėsnių specialiojoje reliatyvumo teorijoje, jis apima elektromagnetinius ir optinius reiškinius.

2) Masė, tankis, stiprumas. Kūno savybė išlaikyti greitį nesant sąveikos su kitais kūnais vadinama inercija. Fizinis dydis, kuris yra kūno inercijos matas transliacinio judėjimo metu vadinamas. Kūno svoris matuojamas kilogramais:. Masė taip pat apibūdina kūno gebėjimą sąveikauti su kitais kūnais pagal visuotinės gravitacijos dėsnį. Tokiais atvejais masė veikia kaip gravitacijos matas ir vadinama gravitacinė masė.

Šiuolaikinėje fizikoje tam tikro kūno inercinių ir gravitacinių masių reikšmių tapatumas buvo įrodytas labai tiksliai. Taigi jie tiesiog kalba apie kūno svorio(m).

Niutono mechanikoje manoma, kad

a) kūno masė lygi visų jį sudarytų dalelių (arba materialių taškų) masių sumai;

b) tam tikrai kūnų aibei tai teisinga masės tvermės dėsnis: per bet kokius procesus, vykstančius kūnų sistemoje, jo masė išlieka nepakitusi.

Vienalyčio kūno tankis yra. Tankio vienetas 1 kg/m3.

Per jėgą vadinamas vektoriniu fiziniu dydžiu, kuris yra kitų kūnų ar laukų mechaninio poveikio kūnui matas. Jėga yra visiškai apibrėžta, jei nurodytas jos dydis, kryptis ir taikymo taškas. Tiesi linija, kuria nukreipta jėga, vadinama.

jėgos veikimo linija

Dėl jėgos veikimo kūnas keičia savo judėjimo greitį (įgauna pagreitį) arba deformuojasi. Remiantis šiais eksperimentiniais faktais, išmatuojamos jėgos.

Jėga yra kūno pagreičio priežastis, o ne greitis. Visais atvejais pagreičio kryptis sutampa su jėgos, bet ne greičio kryptimi. Atsižvelgiama į mechanikos problemas gravitacinės jėgos (gravitacijos jėgos) ir dviejų tipų elektromagnetinės jėgos - Ir tamprumo jėgos

trinties jėgos.

3) Antrasis Niutono dėsnis

Antrasis Niutono dėsnis apibūdina dalelės judėjimą, kurį sukelia aplinkinių kūnų įtaka, ir nustato ryšį tarp dalelės pagreičio, jos masės ir jėgos, kuria šie kūnai ją veikia: Jei dalelę, kurios masė m, aplinkiniai kūnai veikia jėga, tada ši dalelė įgauna tokį pagreitį

, kad jo masės ir pagreičio sandauga bus lygi veikiančiajai jėgai.

Matematiškai antrasis Niutono dėsnis parašytas taip:

Remiantis šiuo dėsniu, nustatomas jėgos vienetas – 1 N (niutonas). 1 N yra jėga, kuria reikia veikti 1 kg sveriantį kūną, kad jam būtų suteiktas 1 m/s 2 pagreitis. Jei jėgos , su kuriais kūnai veikia tam tikrą dalelę, yra žinoma, tada šiai dalelei parašyta antrojo Niutono dėsnio lygtis vadinama

Antrasis Niutono dėsnis dažnai vadinamas pagrindiniu dinamikos dėsniu, nes būtent jame priežastingumo principas randa išsamiausią matematinę išraišką ir pagaliau leidžia išspręsti pagrindinę mechanikos problemą. Norėdami tai padaryti, turite išsiaiškinti, kurie iš dalelę supančių kūnų daro jai reikšmingą poveikį, ir, išreikšdami kiekvieną iš šių veiksmų atitinkamos jėgos forma, turėtumėte sukurti šios dalelės judėjimo lygtį. Iš judesio lygties (su žinoma mase) randamas dalelės pagreitis. Žinant

pagreitį galima nustatyti pagal jo greitį, o po greičio – šios dalelės padėtis bet kuriuo metu.

Praktika rodo, kad išsprendus pagrindinę mechanikos problemą naudojant antrąjį Niutono dėsnį, visada gaunami teisingi rezultatai. Tai eksperimentinis antrojo Niutono dėsnio galiojimo patvirtinimas.

4) Trečiasis Niutono dėsnis.

Trečiasis Niutono dėsnis: Jėgos, kuriomis kūnai veikia vienas kitą, yra vienodo dydžio ir nukreiptos viena tiesia linija priešingomis kryptimis.

Tai reiškia, kad jei ant kūno A iš kūno pusės IN tada kūną tuo pačiu metu veikia jėga IN iš kūno pusės A veiks jėga , ir = - .

Naudodami antrąjį Niutono dėsnį, galime parašyti:

Iš to išplaukia

y., pagreičio modulių santykis ir kūnai, sąveikaujantys vienas su kitu, yra nulemti atvirkštinio jų masių santykio ir visiškai nepriklauso nuo tarp jų veikiančių jėgų pobūdžio. Masyvesnis kūnas gauna mažiau pagreičio, o lengvesnis – daugiau.

Svarbu suprasti, kad Niutono trečiajame dėsnyje aptariamos jėgos yra taikomos skirtingiems kūnams ir todėl negali viena kitos subalansuoti.

5) Niutono dėsnių išvados

Niutono dėsniai – tai tarpusavyje susijusių dėsnių sistema, leidžianti geriau suprasti jėgos ir masės sąvokų esmę. Įstatymų pasekmės:

1. Jėga yra kitų kūnų tam tikros dalelės poveikio matas, o didėjant atstumui iki jų ji mažėja, linkusi į nulį.