Законы Ньютона. (Лекция 3)

Примеры. Вагон поезда

Земля – инерциальная система с высокой степенью точности.
Можно ли с помощью какого-либо механического опыта установить, что Земля всё-таки не вполне инерциальная система?

Инерциальная система отсчёта (система отсчёта, «связанная» со звёздами) – плоскость колебаний маятника неподвижна.

Наблюдатель, находящийся на Земле и вращающийся вместе с нею, находится в неинерциальной (вращающейся) системе отсчёта.
Он будет видеть, что плоскость колебаний маятника поворачивается относительно земной поверхности в сторону, противоположную направлению вращения Земли.

Длинный подвес – Исаакиевский Собор – 98 м.

Сила даёт меру и направление воздействия, оказываемого на данное тело со стороны других тел.

Масса отвечает за то как тело «отзывается» на данное воздействие , т.е. за его инертность.

Сила вызывает
изменение скорости тела и его деформацию.

Прибор для измерения силы – динамометр.

Силу можно измерить и благодаря этому сравнивать силы разной природы, например, гравитационные, электромагнитные и др.

С учётом современных представлений об атомном строении тел, силы возникающие «при непосредственном контакте» также имеют полевую природу.

m ~ (число протонов + число нейтронов + число электронов)

Тела состоят из атомов, которые в свою очередь состоят из протонов, нейтронов и электронов.

Чем больше в теле материи (протонов и нейтронов), тем оно сильнее притягивает другие тела в соответствии с законом всемирного тяготения

Чем больше в теле материи (протонов и нейтронов), тем труднее изменить его скорость в соответствии со вторым законом Ньютона:

Важное замечание о гравитационных и инерционных проявлениях массы:

Второй закон относится к движению материальной точки.

Однако реально он может применяться гораздо шире благодаря теореме о движении центра масс механической системы:
центр масс движется как точка, масса которой равна массе всей системы, к которой приложены все внешние силы.

Скорость изменения импульса материальной точки во времени равна результирующей силе, действующей на материальную точку.

Второй закон Ньютона в таком виде справедлив в частности тогда, когда классическая физика уже не корректна – при скоростях сравнимых со скоростью света, когда масса зависит от скорости.

Размерности в левой и правой части уравнения - одинаковые!!

длина L, м,

масса M, кг,

время Т, сек.

Все другие механические величины производятся из М, L и T с помощью соответствующих уравнений.

а= Δv/Δt → [a]=LT-2 ,

Опыт показывает (Третий закон Ньютона):

Эти силы не уравновешивают друг друга - они приложены к разным телам.

Пример: реактивное движение.

Закон сохранения импульса в замкнутой системе - справедлив не только в классической, но и в релятивистской и квантовой механике.

Закон сохранения импульса в замкнутой системе можно вывести из однородности пространства, не прибегая к 3 закону Ньютона.

Тогда 3 закон Ньютона получится как следствие закона сохранения импульса или следствие однородности пространства.

точка С называется центром инерции или центром масс тела (системы тел) или центром тяжести (последнее в однородном поле гравитации).

Для изменения полного импульса системы найдено

Центр инерции тела (системы тел) движется так же, как двигалась бы материальная точка с массой m под действием результирующей всех внешних сил, приложенных к телу (системе тел).

Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета.

А. Эйнштейн на основании достижений физики 20-го века обобщил принцип относительности Галилея.

Принцип относительности Эйнштейна:
Все инерциальные системы отсчета эквивалентны друг другу. И никакими физическими опытами нельзя определить, движется система или нет.