Законы Ньютона

Законы Ньютона

Английский учёный Исаак Ньютон сформулировал три закона, которые лежат в основе всей механики. Они связывают силы, действующие на тело, с изменением его движения. Эти законы объясняют, почему тела движутся именно так, а не иначе.

Первый закон Ньютона (закон инерции)

Первый закон: тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока на него не подействуют другие тела (пока равнодействующая сил равна нулю). Свойство тела сохранять скорость называют инерцией. Поэтому при резком торможении автобуса пассажиров «бросает» вперёд — они по инерции сохраняют движение.

Второй закон Ньютона

Второй закон: ускорение тела прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально его массе. Формула: a = F/m, или в привычном виде F = m·a. Чем больше сила — тем больше ускорение; чем больше масса — тем труднее тело разогнать.

Третий закон Ньютона

Третий закон: тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Эти силы приложены к разным телам, поэтому не уравновешивают друг друга. Когда мы отталкиваемся от лодки, лодка отталкивает нас в ответ; ракета летит вверх, отбрасывая газы вниз.

Что такое инерциальные системы отсчёта

Законы Ньютона выполняются не во всякой системе отсчёта, а только в инерциальных — тех, которые покоятся или движутся равномерно и прямолинейно. Землю с хорошей точностью можно считать инерциальной системой. В резко тормозящем автобусе кажется, что на пассажира действует сила вперёд, хотя на самом деле он просто сохраняет скорость по инерции — такая система отсчёта неинерциальна.

Масса как мера инертности

Из второго закона видно, что при одной и той же силе тело с большей массой получает меньшее ускорение. Значит, масса — это мера инертности тела, его «нежелания» менять скорость. Гружёную тележку труднее и разогнать, и остановить, чем пустую, именно из-за большей массы.

Закон	Суть	Формула / пример
Первый	тело сохраняет скорость без воздействия сил	инерция, равнодействующая = 0
Второй	сила вызывает ускорение	F = m·a
Третий	действие равно противодействию	F₁ = −F₂

Разбор задачи

На тело массой 4 кг действует сила 20 Н. Найдём ускорение.

Дано: m = 4 кг; F = 20 Н Формула: a = F/m Подставляем: a = 20 / 4 Считаем: a = 5 м/с² Ответ: ускорение тела равно 5 м/с²

Если ту же силу приложить к телу массой 10 кг, ускорение будет меньше: a = 20/10 = 2 м/с².

Частые ошибки. Силы из третьего закона приложены к разным телам, поэтому их нельзя складывать в равнодействующую и они не «гасят» друг друга. Во втором законе подставляйте равнодействующую всех сил, а не одну случайную силу. Не путайте: сила вызывает ускорение (изменение скорости), а не саму скорость.

Кратко о главном

• Первый закон: без действия сил тело сохраняет покой или равномерное движение (инерция).
• Второй закон: F = m·a — сила задаёт ускорение тела.
• Третий закон: действие равно противодействию, силы приложены к разным телам.
• Чем больше масса, тем меньше ускорение при той же силе.
• В расчётах используют равнодействующую всех сил.