Три закона Ньютона

Три закона Ньютона

Английский учёный Исаак Ньютон в XVII веке сформулировал три закона, которые лежат в основе всей динамики — раздела механики, изучающего причины движения тел. Если кинематика лишь описывает, как движется тело, то динамика отвечает на вопрос, почему оно движется именно так. Все три закона связывают движение тела с силами, которые на него действуют со стороны других тел.

Первый закон Ньютона (закон инерции)

Существуют такие системы отсчёта, в которых тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют другие тела или их действия скомпенсированы.

Такие системы отсчёта называют инерциальными. Свойство тела сохранять свою скорость неизменной называют инерцией. Именно поэтому пассажир в резко тормозящем автобусе наклоняется вперёд: его тело по инерции стремится сохранить прежнюю скорость движения, хотя автобус уже замедлился. И наоборот, при резком старте пассажира прижимает к спинке кресла.

Второй закон Ньютона

Это главный, центральный закон динамики. Он количественно связывает силу, массу и ускорение:

a = F / m, или в привычной записи F = m·a

Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных сил и обратно пропорционально массе тела. Направлено ускорение туда же, куда и равнодействующая сила. Чем больше масса тела, тем труднее его разогнать: масса — это мера инертности тела.

Один ньютон — это такая сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с². Если на тело действуют несколько сил, в формулу подставляют их равнодействующую — векторную сумму всех сил.

Третий закон Ньютона

Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. F₁ = −F₂

Например, когда вы прыгаете, ноги отталкиваются от земли, а земля отталкивает вас с точно такой же по величине силой, но в противоположном направлении. Ракета летит вперёд, отбрасывая газы назад. Важнейшая особенность: эти две силы всегда приложены к разным телам, поэтому они никогда не уравновешивают друг друга и их нельзя складывать.

Разобранный пример

Дано: m = 2 кг, F = 10 Н. Найти ускорение.

a = F/m = 10/2 = 5 м/с²

Если та же сила действует на тело m = 5 кг:

a = 10/5 = 2 м/с² — тяжёлое тело разгоняется медленнее

Частые ошибки

Не путай: силы из третьего закона приложены к РАЗНЫМ телам и поэтому не компенсируют друг друга. А вот в первом законе речь о силах, приложенных к ОДНОМУ телу. Также помни, что во второй закон подставляют именно равнодействующую силу, а не одну из действующих сил.

Кратко о главном

• Первый закон: тело сохраняет скорость, если силы скомпенсированы (закон инерции).
• Второй закон: F = m·a, ускорение направлено по равнодействующей силе.
• Третий закон: действие равно противодействию, силы приложены к разным телам.
• Масса — мера инертности тела, единица силы — ньютон.