Другий закон Ньютона – реферат
З досвідченого вивчення різних рухів виявляється, що в інерційних системах відліку всяке прискорення тіла викликається дією на нього будь-яких інших тіл. Тобто, зміна стаціонарного стану є результат взаємодії частинки з іншими тілами. Оскільки уявлення про відокремленій невзаємодіючі частці відповідає практично рідко зустрічаються випадки, то закон, що визначає зміна стаціонарного стану, будучи за рахунком другим, може бути названий основним законом динаміки. Ступінь впливу (дії) кожного з навколишніх тіл на стан руху, що цікавить нас частинки А – це питання, на яке в кожному конкретному випадку може дати відповідь тільки досвід.
Вплив іншого тіла (або тіл), що викликає прискорення частинки А, називають силою. Отже, причиною прискорення є діюча на частинку сила.
Найважливішою характеристикою сили є її матеріальне походження. Говорячи про силу, завжди неявно передбачається, що за відсутності сторонніх тіл сила, що діє на цікаву для нас частинку, дорівнює нулю. Якщо ж виявляється, що сила діє, шукається її джерело у вигляді того чи іншого конкретного тіла або інших тіл.
Всі сили, з якими має справу механіка, зазвичай умовно поділяють на контактні сили, що виникають при безпосередньому контакті тіл (сили тиску, тертя), і сили, що виникають через посередництво створюваних взаємодіючими тілами полів (сили гравітаційні, електромагнітні). Зауважимо, однак, що і при безпосередньому контакті сили взаємодії обумовлені також наявністю тих чи інших полів, створюваних молекулами або атомами тіл, просто можна знехтувати часом поширення взаємодії. Таким чином, всі сили взаємодії між тілами обумовлені, в кінцевому рахунку, полями. Питання про природу сил виходить за рамки механіки і розглядається в інших розділах фізики.
Досвід показує, що всяке тіло “чинить опір” за будь-яких спробах змінити його швидкість, як по модулю, так і за напрямком. Це властивість, що виражає ступінь опору тіла до зміни його швидкості, називають інертністю. У різних тіл воно проявляється в різному ступені. Мірою інертності служить величина, яка називається масою. Тіло з більшою масою є більш інертним, і навпаки.
Введемо поняття маси m, визначивши відношення мас двох різних тіл по зворотному відношенню прискорень, повідомляються їм рівними силами:
Формула 3.5 (3.5)
Відзначимо, що таке визначення не вимагає попереднього вимірювання та розуміння природи самих сил. Достатньо лише розташовувати критерієм рівності сил. Наприклад, якщо на два різних тіла, що лежать на гладкій горизонтальній площині, послідовно подіяти однієї і тієї ж пружиною, зорієнтувавши її горизонтально і розтягнувши її на одну і ту ж довжину, то можна стверджувати, що в обох випадках вплив пружини на кожне тіло однаково, іншими словами, однакова і сила.
Таким чином, порівняння мас двох тіл, на які діє одна і та ж сила, зводиться до порівняння прискорень цих тіл. Для того, щоб від відношення мас перейти до самих масам, необхідно вибрати масу одиничного тіла, званого еталоном (див. Гл. 1). Наближено 1 дм3 чистої води при 4 градусах Цельсія має масу в 1 кг, а еталоном служить циліндр із сплаву іридію і платини, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг (м Севр, Франція).
В рамках ньютоновой механіки з досвіду випливає, що так певна маса володіє наступними двома найважливішими властивостями:
1) маса – величина адитивна, т. Е. Маса складеного тіла дорівнює сумі мас його частин;
2) маса тіла як такого – величина постійна, що не змінюється при його русі.
Повернемося до досвіду в порівнянні прискорень двох різних частинок під дією однаково розтягнутої пружини. Те, що в обох випадках пружина була розтягнута однаково, дозволило нам висловити твердження про однаковість дії пружини, або сили з боку пружини. Зазвичай цю силу натягу називають силою пружності. Залежність її величини від розтягування визначається законом Гука (по імені Роберта Гука, 1635-1703).
Сила є причиною прискорення тіла. Прискорення само різних тіл під дією однієї і тієї ж однаково розтягнутої пружини різні. Необхідно так визначити силу, щоб, незважаючи на відмінність прискорень різних тіл в розглянутому досвіді, сила була б однією і тією ж.
Для цього насамперед треба з’ясувати: що є однаковим в даних дослідах? Відповідь очевидна: добуток маси частинки на її прискорення m. Цю величину і природно взяти за визначення сили. Враховуючи, крім того, що прискорення-вектор, будемо вважати і силу вектором, що збігається за напрямком з вектором прискорення.
Отже, в ньютоновой механіці сила, що діє на тіло маси m, визначається як добуток. Виправданням саме такого визначення сили крім міркувань найбільшої простоти і зручності служить, звичайно, тільки подальша перевірка всіх випливають з нього наслідків.
Для того щоб більш тісно пов’язати перший і другий закони механіки Ньютона, зручно ввести в розгляд імпульс частинки. Тоді перший закон може бути сформульований так: існують інерціальні системи відліку (ІСО), де імпульс частинки зберігається при відсутності дії інших тіл. Тут враховано властивість сталості маси. Саме воно дозволяє представити твір як похідну імпульсу за часом, якщо маса тіла незмінна. Вивчаючи на досвіді взаємодія різних частинок з оточуючими тілами, ми виявляємо, що залежить від величин, що характеризують як стан самої матеріальної точки, так і стан оточуючих тел. Це є досить суттєвим фізичним фактом, що лежить в основі одного з найбільш фундаментальних узагальнень ньютоновой механіки – другого закону Ньютона: добуток маси матеріальної точки на її прискорення є функцією положення цієї точки відносно навколишніх тіл, а іноді також і функцією її Cкорость. Цю функцію позначають і називають силою.
Величина називається імпульсом сили. Вона характеризує дію сили на частку і зміна її імпульсу.
(2 votes, average: 4.00 out of 5)