1. посмотрите на рисунок с формулами для вычисления момента инерции для тел разной формы. Как вы думаете, какая формула наиболее подходит для расчета момента инерции маховика автомобиля? Возможные ответы: a, b, c, d, e, f, g, h или i
Понятие инерция в формулировках Галилея и Ньютона
Галилео Галилей и Исаак Ньютон внесли свой вклад в развитие области физики, называемой механикой. Неудивительно, что каждый из них предложил свою формулировку.
Галилео Галилей
Исаак Ньютон
Формулировка закона инерции
Если тело движется по горизонтальной поверхности, не встречая сопротивления, то его движение равномерно и продолжалось бы непрерывно, если бы плоскость без конца расширялась в пространстве.
Любое тело остается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока оно не будет вынуждено изменить это состояние под действием сил.
Инерция — это физическое явление, благодаря которому тело сохраняет свою скорость постоянной или находится в состоянии покоя, когда на него не влияют другие тела.
Инерция — это физическое явление, при котором тело сохраняет свою скорость постоянной, когда на него не влияют другие тела или когда их действие противодействует.
Варианты формулировок не противоречат друг другу и по сути говорят об одном и том же, просто разными словами — выберите тот, который вам больше нравится.
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Зарегистрируйтесь и примите участие в розыгрыше 8 уроков
Сила: первый закон Ньютона
В повседневной жизни мы часто видим, как тело деформируется (меняет форму или размер), ускоряется или замедляется, падает. Как правило, в реальной жизни с различными телами происходит совсем другое. Причиной любого действия или взаимодействия является сила.
Сила — это физическая векторная величина, которая описывает взаимодействие тел. Она измеряется в Ньютонах (по Исааку Ньютону, конечно).
Сила — это векторная величина. Это означает, что в дополнение к модулю упругости он также имеет направление. Эффект зависит от того, куда направлена сила.
Если вы стоите на лонгборде, вы можете толкаться вправо и влево — в зависимости от того, в какую сторону вы толкаетесь, результат будет разным. В этом случае эффект выражается в направлении движения.
Теперь, когда мы знаем, что такое сила, мы можем вернуться к ньютоновской формулировке закона инерции — или, его величество, первого закона Ньютона:
Существуют системы отсчета, в которых тело сохраняет постоянную скорость, даже равную нулю, если на него не действуют никакие другие силы и не компенсируют ее.
Первый закон движения Ньютона
R — конституирующая сила, сумма всех сил, действующих на тело H
const — константа
В этом законе есть фраза «система отсчета». Его изучают в начале курса физики, но там говорится
Система отсчета, связанная с Землей, является инерциальной системой отсчета. Да, планета движется и вращается, но для всех процессов вблизи планеты этим можно пренебречь. Для всех задач систему отсчета, связанную с Землей, можно считать инерциальной.
На столе лежит лист бумаги. На него ставят стакан и резко выдергивают из-под него лист бумаги. Стекло практически не двигается.
- тело отсчета, относительно которого определяем местоположение других тел;
- система координат: в школьном курсе мы используем прямоугольную декартову систему координат;
- часы, чтобы измерять время.
Тот факт, что стакан остался в покое, можно объяснить законом инерции, поскольку «скорость остается постоянной и также равна нулю». В данном случае инерция покоя — это способность тела сохранять состояние полного механического покоя и «сопротивляться» всем внешним воздействиям. Это та часть закона инерции, где скорость равна нулю.
Например, когда вы сбиваете пыль с ковра, ваш любимый предмет мебели не превращается в летающий ковер — он не улетает вместе с пылью.
Занимайтесь по 15 минут в день. Освоить английскую грамматику и лексику. Сделайте язык частью своей жизни.
Когда на тело не действуют внешние силы, тело в состоянии покоя остается в состоянии покоя, а тело в движении остается в равномерном движении по прямой линии.
Этот закон также используется в качестве определения инерции.
Если на объект не действует внешняя сила, его скорость постоянна. Если скорость равна нулю, то объект также не движется. Если действует внешняя сила, его скорость изменяется под действием этой силы.
- Система отсчёта, связанная с аэростатом, является инерциальной, а система отсчёта, связанная с автомобилем, инерциальной не является.
- Система отсчёта, связанная с автомобилем, является инерциальной, а система отсчёта, связанная с аэростатом, инерциальной не является.
- Система отсчёта, связанная с любым из этих тел, является инерциальной.
- Система отсчёта, связанная с любым из этих тел, не является инерциальной.
Это означает, что вещи не останавливаются, не начинают двигаться и не меняют направление по собственному желанию без воздействия на них внешней силы, вызывающей такое изменение в их движении.
Например, когда вы играете в футбол, мяч летит в том направлении, в котором игрок бьет по нему. Таким образом, объект, на который действует сила, может изменить свою скорость и направление. Когда мяч попадает в ворота, на него действует другая сила (сила сетки ворот) и останавливает его.
Инерция покоя
Еще одно определение инерции:
Инерция — это свойство тел, которое заставляет их сопротивляться изменениям скорости и/или направления.
Не существует формулы для первого закона Ньютона.
Существует зависимость между силой (F), действующей на тело (масса m), и ускорением (a). Тело испытывает ускорение из-за действующей на него силы.
Первый закон Ньютона: закон инерции
Определение
Например, если взять два круглых предмета с разной массой и ударить по ним битой (на рисунке — бейсбольный мяч и шар для боулинга) с одинаковой силой, результат будет разным.
Поскольку они имеют разную массу, при ударе с одинаковой силой они пройдут разные расстояния и скорости. Если вы увеличите силу воздействия на тот же самый мяч, эффект также изменится — он полетит дальше.
Ускорение объекта (a) зависит от массы тела (m) и приложенной к нему силы (F).
Например, воздействие силы (F) в 15 Н (ньютонов) на бейсбольный мяч (масса m1) намного больше, чем воздействие той же силы на шар для боулинга (масса m2).
F — сила, действующая на тело (в Н)
m — масса тела (в кг)
a — ускорение тела (в м/с²).
Это означает, что ускорение (a) прямо пропорционально силе (F), действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела (m). F — это сила, возникающая в результате совокупности сил, действующих на тело.
Второй закон Ньютона: основной закон динамики
Определение
Какая сила необходима для того, чтобы разогнать автомобиль массой 1000 кг до скорости 5 м/с²?
Используйте эту формулу
F = 1000 кг × 5 м/с² = 5000 Н
Ответ: Сила, необходимая для разгона автомобиля массой 1000 кг до скорости 5 м/с², равна 5000 Ньютонов.
Помните пример с тележкой для покупок? В этот момент мы приложили к нему силу! Интуитивно понятно, что тележка будет катиться и вскоре остановится. Это означает, что его скорость будет меняться.
Формула
В реальном мире скорость тела обычно не постоянна, а изменяется. Другими словами, тело движется с ускорением. Если скорость увеличивается или уменьшается равномерно, движение называется равномерно ускоряющимся.
Когда пианино падает с крыши дома, оно движется с равномерным ускорением под действием постоянного ускорения силы тяжести g. И каждый предмет, выброшенный из окна на нашей планете, движется с одинаковым ускорением, обусловленным гравитацией.
Второй закон Ньютона определяет взаимосвязь между массой, ускорением и силой, действующей на тело. Вот формулировка второго закона Ньютона:
Ускорение тела (материальной точки) в инерциальной системе прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально его массе.
Пример использования формулы
Если на тело одновременно действует несколько сил, то в эту формулу подставляется равновесие всех сил, т.е. их векторная сумма.
В такой формулировке второй закон Ньютона применим только к движениям со скоростью намного ниже скорости света.
Существует более общая формулировка этого закона, называемая дифференциальной формой.
В любой бесконечно малый промежуток времени dt сила, действующая на тело, равна производной по времени от импульса тела.
Второй закон Ньютона
Что такое третий закон Ньютона? Этот закон описывает взаимодействие тел.
Третий закон Ньютона гласит, что для каждого действия существует противоположный полюс. И это в самом прямом смысле этого слова:
Два тела действуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по величине.
Формула выражает третий закон Ньютона:
Другими словами: Третий закон Ньютона — это закон действия и противодействия.
Вот типичная задача о законе Ньютона. Его решение основано на первом и втором законах Ньютона.
Парашютист раскрыл свой парашют и спускается с постоянной скоростью. Какова сила сопротивления воздуха? Масса парашютиста составляет 100 кг.
Решение:
Движение парашютиста равномерно и прямолинейно, поэтому силы, действующие на него, компенсируются в соответствии с первым законом движения Ньютона.
Третий закон Ньютона
На парашютиста действует сила тяжести и сопротивление воздуха. Силы имеют противоположные направления.
Согласно второму закону Ньютона, сила тяжести равна ускорению, вызванному гравитацией, умноженному на массу парашютиста.
Ответ: Сила сопротивления воздуха равна силе тяжести по модулю и в противоположных направлениях.
Кстати. Для наших читателей в данный момент действует скидка 10% на любой вид работ
А вот еще одна физическая головоломка, позволяющая понять, как работает третий закон Ньютона.
Пример задачи на законы Ньютона
Комар попадает на ветровое стекло автомобиля. Сравните силы, действующие на автомобиль и комара.
Решение:
Это означает, что вещи не останавливаются, не начинают двигаться и не меняют направление по собственному желанию без воздействия на них внешней силы, вызывающей такое изменение в их движении.
Силы, действующие на эти тела, сильно отличаются из-за их разной массы и ускорения.
Это означает, что вещи не останавливаются, не начинают двигаться и не меняют направление по собственному желанию без воздействия на них внешней силы, вызывающей такое изменение в их движении.
