- Какви са законите на Нютон?
- Първият закон на Нютон или закон за инерцията
- Втори закон или основен закон на динамиката
- Трети закон или Принцип на действие и реакция
- Биография на Исак Нютон
Обясняваме какво представляват законите на Нютон, как те обясняват инерцията, динамиката и принципа действие-реакция.
Какви са законите на Нютон?
Законите на Нютон или законите за движение на Нютон са трите основни принципа, на които се основава класическата механика, един от клоновете на физически. Те са постулирани от сър Исак Нютон в неговата работа Philosohiae naturalis principia mathematica („Математически принципи на натурфилософията“) от 1687г.
Този набор от физически закони революционизира основните концепции относно движение от телата, които е имало човечеството. Заедно с приноса на Галилео Галилей, той представлява основата надинамичен. Когато се комбинира сЗакон за всеобщата гравитация от Алберт Айнщайн, ни позволява да изведем и обясним законите на Кеплер за движението на планетите.
Законите на Нютон обаче са валидни само в рамките на инерционните референтни системи, тоест тези, които не са ускорени и в които се намесват само реални сили. Освен това тези закони са валидни за обекти, движещи се със скорост много по-бавна от скоростта скоростта на светлината (300 000 км/сек).
Законите на Нютон започват от разглеждането на движението като изместване от един обект от едно място на друго, като се вземе предвид мястото, където се среща, което също може да се движи с постоянна скорост спрямо друго място.
Първият закон на Нютон или закон за инерцията
В Първият закон на Нютон противоречи на принцип, формулиран в античността от гръцкия мъдрец Аристотел, за когото тялото може да запази движението си само ако а сила издържан. Вместо това Нютон заявява, че:
„Всяко тяло упорства в своето състояние на покой или на равномерно праволинейно движение, освен ако не е принудено да промени състоянието си от силите, наложени върху него.“
Следователно обект, който се движи или е в покой, не може да промени това състояние, освен ако върху него не бъде приложена някаква сила.
Според този принцип движението включва величини, които са векторни (надарени с посока и смисъл). Ускорението може да се изчисли от началната и крайната скорост. Освен това той предполага, че телата в движение винаги са склонни да се изместват по прав и равномерен път.
Перфектен пример за закона заинерция той е съставен от хвърляч на тежести на Олимпийските игри. Спортистът набира инерция, като се движи в кръг, въртейки тежестта, вързана с въже по собствената си ос (кръгово движение), докато достигнеускорение е необходимо да го освободите и да го гледате как лети по права линия (равномерно праволинейно движение).
Това праволинейно движение продължава доземно притегляне траекторията му е извита. В същото време триенето на обекта с въздуха се забавя (отрицателно ускорение), докато не падне.
Втори закон или основен закон на динамиката
Вторият закон на Нютон свързва силата, масата и ускорението.
В този закон Нютон дефинира понятието сила (представена от Ф), заявявайки, че:
"Промяната на движение е право пропорционална на силата, отпечатана върху него и се извършва според правата линия, по която тази сила е отпечатана."
Това означава, че ускорението на движещ се обект винаги отговаря на количеството сила, приложена към него в даден момент, за да промени неговата траектория или скорост.
От тези съображения произтича основното уравнение на динамичен за обекти с постоянна маса:
Получена сила (Fresultant) = маса (m) x ускорение (a)
Нетната сила действа върху тяло на маса постоянно и ви дава известно ускорение. В случаите, когато масата не е постоянна, формулата ще се фокусира повече върху импулса (p), съгласно следната формула:
Обем на движение (p) = маса (m) x скорост (v). Следователно: Fneta = d (m.v) / dt.
По този начин силата може да бъде свързана с ускорението и масата, независимо дали последната е променлива или не.
За да илюстрираме този втори закон, случаят на свободно падане е идеален: ако пуснем топка за тенис от сграда, ускорението, което изпитва, ще се увеличи с метеорологично време изтича, тъй като сила на тежестта. Така началната му скорост ще бъде нула, но върху него ще бъде приложена постоянна сила по права линия, надолу.
Трети закон или Принцип на действие и реакция
Според третия закон на Нютон,
„Всяко действие съответства на еднаква реакция, но в обратна посока: което означава, че взаимните действия на две тела винаги са равни и са насочени в противоположна посока.“
По този начин, когато върху обект се упражнява сила, тя упражнява подобна сила върху адрес противоположни и с еднакъв интензитет, така че ако два обекта (1 и 2) взаимодействат, силата, упражнявана от единия върху другия, ще бъде равна по големина на тази, упражнена от другия върху първия, но с противоположен знак.
Тоест: F1-2 = F2-1. Първата сила ще бъде известна като "действие", а втората сила като "реакция".
За да се демонстрира този трети закон, е достатъчно да се наблюдава какво се случва, когато двама души с еднакво тегло тичат в противоположни посоки и се сблъскат: и двамата ще получат силата на другия и ще бъдат хвърлени в противоположната посока. Същото се случва, когато топка отскочи от стената и бъде хвърлена адрес напротив, със сила, подобна на тази, която проектираме, когато я хвърляме.
Биография на Исак Нютон
Исак Нютон (1642-1727) е роден в Линкълншир, Англия. Син на пуритански селяни, раждането му беше травмиращо и той дойде на бял свят толкова кльощав и слаб, че те предположиха, че няма да живее дълго.
Въпреки това той израства като ексцентрично дете, с ранни таланти за математика и на философия естествено. На осемнадесет години той постъпва в университета в Кеймбридж, за да продължи обучението си. Говори се, че той влизал много малко в класната стая, тъй като основният му интерес бил в библиотека и самоуко обучение.
Това не попречи на академичното му развитие. Той става физик, теолог, философ и математик от значение, признат от Кралското общество. Приписват му изобретяването на математическото смятане, както и различни изследвания върху оптиката и светлина.
Освен това той допринесе изключително много за развитието на математиката и физиката: той открива спектъра на цвят на светлината, формулира закон за топлопроводимост, друг за произхода на звезди, за скоростта на звук в въздух и механиката на течности, и огромен и т.н. Голямата му работа беше Philosophiae naturalis principia mathematica.
Нютон умира през 1727 г., след като е уважаван и уважаван учен, получава лордско назначение („сър“) от английската кралица Ан. Той страдаше от бъбречни колики и други бъбречни заболявания, които след много часове делириум най-накрая го отведоха в гроба на 31 март.