25
Физика 8,9,10
Публикуемая ниже заметка «Какой из трех законов Ньютона важнее?» предназначаемо воспоминаниям, «Правила Кирхгофа» — девятиклассик и «На что способен микросокон?» — десятиклассикам.
Материалы подготовили Н. К. Белкин.
Какой из трех законов Ньютона важнее?
На этот вопрос многое, не задумываясь, отвечают: «Конечно, второй! В первом-то и формулы нижкой нет, а третьий просто оченьiden». Однако в действительности это не совсем так.
Открытие законов движения позволяет за сравнительно небольшой промежуток времени достичь больших успехов в объяснения многочисленных явлений окружающего мира — от описания движения брошенного камня до вычисления отклонений в движении планет от законов Кеплера под влиянием других планет.
Первый шаг в понимании законов движения был сделан Галилео Галилеем, формулировавшим принцип инерции. Он проведглашает, что тело, представленное самому себе, то есть когда на него не действуют никакие другие тела или действия других тел компенсируются, сохраняет свое приложенное движение с постоянной скоростью, если оно движалось до этого, или остается в покое, если оно до этого покопилось. Сейчас это утверждение казется нам оченьным. Однако со времен Аристотеля было принято считать, что при отсутствии внешних воздействий тело может только покопиться, а для его движения даже с постоянной скоростью необходимо действие со стороны других тел. Ведь в повышенной жизни практические всегда при движении возникают те или иные силы tremия, которые со временем это движение (если оно ничем не поддерживается) превращают.
Исак Ньютон пошел дальше. Он дал ответ на вопрос о том, как именно изменяется скорость тела под влиянием других тел. Для этого он формулировал три закона динамики, получившие название законов Ньютона.
Первый из них фактически повторяет принцип инерции Галилея, однако в современной формулировке в него включается несколько иной смысл: «Существуют такие системы отчета, называемые инерциальными, относительно которых движущемся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или действия других тел компенсируются». Другими словами, первый закон Ньютона позволяет выбирать наиболее удобные системы отчета, в которых будут справедливый второй и третьий законы. Результат прост: скопперсируйте внешние воздействия на какое-либо тело и рассмотрите его движение в выбранной системе отчета. Если оно будет поочиться или двигаться равномерно и прямолинейно, — система отчета инерциальна, если же тела будут двигатьсяускоренно, — система неинерциальна и для описания движения непосредственного с помощью второго закона Ньютона не подходит.
Второй закон Ньютона связывает величины приложенной к телу силы с возникшимускорением: . Он позволяет решать основную задачу*) механики — определять положение и скорость тела в любой момент времени по известным силам и начальным условиям («Физика 8», глава 6). Сила при этом выстрает как физическая величина, характеризующая взаимодействие тела. С помощью второго закона, в принципе, можно решить любую механическую задачу. Однако о явных выражениях для сил в законах динамики ничего не говорится, а просто указывается на необходимость исследования сил, которые служат принцип изменения движения тела. Только в своей законе всемирного тяготения, который к тем основным законом динамики не относится.
*) Обратная задача — нахождение скоростей,ускорении и сил по известной зависимости координат тела от времени — решается несерванно проще. Однако следует заметить, что таким образом можно определить только равноведную вес丝, приложенных к телу, а не каждаю силу в отдельности.