Механика. Законы Ньютона (Виктор Сиволгин)

Механика
Три закона Ньютона
Системы отсчёта
I закон Ньютона
II закон Ньютона
III закон Ньютона
Москва, 2014
Виктор Сиволгин
victor.sivolgin@physics.msu.ru
Блок 1. Законы Ньютона
Механика
нажмите на название
раздела для перехода
откройте на полный экран
(нажмите CTRL + L)

16.04.2014 2
Смысл законов Ньютона
I закон Ньютона: когда тело покоится либо движется без ускорения, в
каких системах отсчёта это возможно? («О равномерном движении»*).
II закон Ньютона: если на тело действуют силы, то как посчитать
ускорение тела? («Об ускорении»*).
III закон Ньютона: с какими силами взаимодействуют два тела? Какие это
силы, как они направлены? («О взаимодействии двух тел»*).
* данные краткие названия не упоминались Ньютоном и вы не встретите их в учебниках; они указаны лишь для
нашего удобства и быстрого запоминания.
В 1687 году Исаак Ньютон задумался о том, по каким законам движутся и взаимодействуют
друг другом тела. Когда стоят на месте, а когда движутся? Будут ли они двигаться равномерно
или с ускорением? Как определить ускорение тела, и с какими силами тела
взаимодействуют между собой? На эти и другие вопросы Ньютон дал ответ.
• Система отсчета
• I закон Ньютона
• II закон Ньютона
• III закон Ньютона
• ИтогиВступление
Три закона Ньютона
Механика. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru Слайд из 12

16.04.2014 3
Что это? Это то, относительно чего мы рассматриваем движение тела и
относительно чего измеряется скорость и ускорение.
Из чего состоит? Система отсчета (СО) состоит из тела отсчета (ТО) и
связанной с телом отсчета системы координат (СК):
СО = ТО + СК
Система отсчета Тело отсчета Система координат
Система отсчета (СО)
Подвижное
Движется равномерно
и прямолинейно
(ускорение равно нулю)
– инерциальная СО
либо
Движется с ускорением
(скорость изменяется)
– неинерциальная СО
ТО неподвижно
относительно земли
(скорость равна нулю)
– инерциальная СО
В системе СИ
мы измеряем
расстояние в метрах,
три измерения (x, y, z)
время – в секундах
Неподвижное
Механика. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
x
y
z
тело отсчета
Слайд из 12
• Итоги

16.04.2014 4
Примеры инерциальных СО:
СО = ТО + СК
Система отсчета Тело отсчёта Система координат
Система отсчета (СО)
Неподвижным телом отсчета считается Земля.
Система отсчёта, связанная с неподвижной Землей – инерциальная.
Инерциальной или неинерциальной будет система отсчета – зависит от того,
с каким телом отсчёта связать нашу систему отсчёта.
Примеры неинерциальных СО:
• Связанная с поездом, равномерно
движущимся по прямой
• Связанная с равномерно
дрейфующей льдиной
• Связанная с плывущим по прямой
танкером
• Связанная с Землей
• Связанная с взлетающей ракетой
• Связанная с автомобилем на
повороте
• Связанная с летящей мухой
• Итоги

16.04.2014 5
Существуют такие системы отсчёта, в которых тело движется равномерно и
прямолинейно (либо покоится), если все действующие на тело силы
скомпенсированы (либо равны нулю). Такие системы отсчета называются
инерциальными.
Закон о равномерном движении
Смысл закона: «О равномерном движении». Когда тело покоится
либо движется без ускорения? В каких системах отсчёта это
возможно?
• Итоги
x
y
z Иными словами:
в инерциальных системах отсчета
ускорение тела равно нулю (т.е. скорость
постоянна), если действующие на тело
силы скомпенсированы.F1F2
F3
F4
V

16.04.2014 6
Примеры применения I закона Ньютона
«В инерциальных системах отсчета ускорение тела равно нулю,
если сумма приложенных сил равна нулю»
V
mg
N
mg
N
FтягиFсопр
V V
1) Ракета в космосе. Никакие
силы не действуют – ракета
летит с постоянной скоростью.
2) Шайба на гладком льду.
Сила тяжести и сила реакции опоры
скомпенсированы. Скорость постоянна.
3) Корабль в море.
Сила тяги равна силе сопротивления.
Корабль плывет с постоянной скоростью.
mg mg
N VFарх F
Fтр
4) Воздушный шар.
Сила тяжести равна силе
Архимеда. Шар висит в
воздухе, т.е. неподвижен
(*если шар равномерно
поднимается либо
опускается – возникнет сила
сопротивления воздуха).
5) Санки.
Действуют четыре силы, но
– все силы в сумме равны
нулю, поэтому санки едут с
постоянной скоростью (без
ускорения).
Слайд из 12
• Итоги

16.04.2014 7
Смысл закона: «Об ускорении». Если на тело действуют силы, то
как узнать ускорение тела?
Ускорение тела в инерциальной системе отсчета
пропорционально сумме сил, действующих на тело, и
обратно пропорционально массе тела.
mg
N
F1F2
a
Fсумм
a
𝑎𝑎⃗ =
𝐹𝐹⃗
𝑚𝑚
Сумма сил
(равнодействующая)
mm
Четыре силы можно
заменить одной -
равнодействующей
Иными словами: ускорение тела прямо пропорционально силе,
действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела
Иными словами: сила равна произведению массы на ускорение
𝐹𝐹⃗ = 𝑚𝑚𝑎𝑎⃗
Слайд из 12
• ИтогиЗакон об ускорении

16.04.2014 8
Примеры применения II закона Ньютона
«Ускорение прямо пропорционально силе и обратно
пропорционально массе тела»
3) Ракета ускоряется.
Действует сила реактивной тяги
двигателя. Силы не скомпенсированы
и ракета ускоряется.
Fтяги
m
a
mg
N F
Fтр
1) Санки.
Действуют: сила тяжести (mg), сила реакции опоры (N),
сила трения о снег (Fтр) и сила тяги (F). Cила F больше
других, т.е. силы не скомпенсированы. Санки ускоряются
(набирают скорость).
a
mg
2) Шар на нити.
Сумма сил тяжести (mg) и силы натяжения
нити (T) направлена влево, по направлению к
положению равновесия. Соответственно
подвешенный шар ускоряется влево.
T
Сумма сил
R
Сумма сил
R
Слайд из 12
• Итоги

16.04.2014 9
Смысл закона: «О взаимодействии двух тел». С какими силами взаимодействуют два
тела? Какие это силы, как они направлены?
Два тела действуют друг на друга с силами, равными по величине и
противоположными по направлению.
Иными словами:
сила действия равна силе противодействия.
При этом:
1) Силы действуют вдоль одной прямой
2) Силы одной природы
(механические, электрические, гравитационные)
3) Никогда друг друга не уравновешивают
(так как приложены к разным телам)
F21 F12
1-й шар 2-й шар
Сила, с которой 2-й
шар давит на 1-й
Сила, с которой 1-й
шар давит на 2-й
Пример 1. Два шара в момент столкновения
давят друг на друга. Силы равны и действуют в
разные стороны вдоль одной прямой.
Слайд из 12
• ИтогиЗакон о взаимодействии двух тел

16.04.2014 10
Примеры применения III закона Ньютона
«Сила действия равна силе противодействия»
F21
F12
Пример 3. Человек и земля.
Как ни удивительно, но сила тяжести – это сила
взаимодействия Земли и тела (в данном случае –
человека). То есть мы притягиваем Землю с такой же
силой, с какой она притягивает нас.
Fтр
Fтр
Fтр
Fтр
Пример 2. Трение ящика о землю.
Сила, с которой земля тормозит ящик, равна силе, с которой
ящик действует на землю. На рисунках мы прикладываем силу
трения к центру ящика (для удобства), но на самом деле она
действует вдоль поверхности соприкосновения.
Слайд из 12
• Итоги

16.04.2014 11
Законы Ньютона
Три закона Ньютона описывают
движение и взаимодействие тел
Подведем итог. Три закона Ньютона:
I закон Ньютона («О равномерном движении»)
Существуют такие системы отсчёта, в которых о тело движется равномерно
и прямолинейно (либо покоится), если все силы, действующие на тело,
скомпенсированы (либо равны нулю). Такие системы отсчета называются
инерциальными.
II закон Ньютона («Об ускорении»)
Ускорение тела в инерциальной системе отсчета пропорционально сумме
сил, действующих на тело, и обратно пропорционально массе тела.
III закон Ньютона («О взаимодействии двух тел»)
Два тела действуют друг на друга с силами, равными по величине и
противоположными по направлению. Причем: силы действуют вдоль
одной прямой, это силы одной природы, эти силы никогда друг друга не
уравновешивают.
• Итоги

16.04.2014 12
Мы обсудили:
Три закона Ньютона и их смысл
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru Слайд из 12
Темы следующего блока
Законы Ньютона → движение по окружности
Далее обсудим:
Движение по окружности
Как применять II закон Ньютона для
движения по окружности

16.04.2014 Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Смотрите также
Другие презентации курса
почта: victor.sivolgin@physics.msu.ru
вконтакте: vk.com/victor.sivolgin
facebook: fb.com/victor.sivolgin
Карта курса | Карта курса в 3D
Тепловые явления. Температура и внутренняя энергия.
Механика. Движение по окружности
Молекулярная физика. Уравнение Менделеева-Клайперона
хотите использовать презентацию для занятий
хотите получить остальные части курса
нашли ошибки/опечатки
→ напишите автору презентации

Механика. Законы Ньютона (Виктор Сиволгин)

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

En vedette

En vedette (20)

Similaire à Механика. Законы Ньютона (Виктор Сиволгин)

Similaire à Механика. Законы Ньютона (Виктор Сиволгин) (18)

Plus de Victor Sivolgin

Plus de Victor Sivolgin (7)

Механика. Законы Ньютона (Виктор Сиволгин)