Перший закон Ньютона
28 квітня 1686 стало однією з найбільших дат в історії науки. У цей день Ньютон представив Лондонському королівському суспільству свої “Математичні початки натуральної філософії”. У них були сформульовані основні закони руху і визначено такі фундаментальні поняття, як маса і прискорення. На відміну від Галілея, який досліджував механіку тел лише на поверхні Землі, Ньютон поширив область застосування законів механіки на весь Всесвіт. Механіка Ньютона була побудована на кількох постулатах, які ми тепер називаємо законами Ньютона. Всього таких законів чотири, з них три згадуються під номерами, а четвертим, закон всесвітнього тяжіння, стоїть осібно. В якості першого закону Ньютон використовував більш чітко сформульований принцип інерції Галілея (Ньютон називав інерцію “вродженої силою”):
“Усяке тіло продовжує утримуватися в стані спокою або рівномірного і прямолінійного руху, поки й оскільки воно не примушується прикладеними силами змінити цей стан”.
Таким чином, усупереч думці Аристотеля про те, що діюча сила підтримує постійну швидкість руху, Ньютон стверджував, що сила її зраджує. Така зміна швидкості він назвав прискоренням. Але як залежить прискорення від діючої на предмет сили? З особистого досвіду ми знаємо, що деякі предмети прискорити легко: для того щоб змусити їх рухатися, багато сили не потрібно. Інші ж зрушити з місця непросто, іноді це може зробити тільки дуже сильна людина, а іноді потрібно, щоб силу доклали кілька людей. Для того щоб пояснити, чому одні предмети прискорюються без зусиль, а інші – насилу, ми говоримо, що перші – легкі, а другі – важкі. Тепер потрібно перевести ці побутові поняття на мову науки і додати їм строгі значення. Це і зробив Ньютон, ввівши поняття маси. Визначення маси міститься на перших сторінках “Почав”:
“Кількість матерії є міра такої, що встановлюється пропорційно щільності і об’єму її”.
Відповідно, щільність – це маса тіла, розділена на його обсяг. Масу тіла іноді плутають з його вагою, хоча це не одне і те ж. Справа в тому, що відповідно до закону всесвітнього тяжіння, на тіло діє сила, яка називається силою тяжіння. Якщо таке тіло перебуває на опорі або на чому-небудь підвішене, воно робить на опору або підвіс викликане силою тяжіння вплив. Величина цього впливу називається вагою тіла. Слід розрізняти силу тяжіння, яка прикладена до тіла, і вагу тіла, прикладений до опори або підвісу.
Сила тяжіння була однією з перших відомих у фізиці сил, на неї звернув увагу ще Галілей. Однак це далеко не єдина сила, яка діє на земні тіла. Ньютон же визначає силу більш широко:
“… Прикладена сила є дія, вироблене над тілом, щоб змінити його стан спокою або рівномірного прямолінійного руху”.
Отже, якщо до тіла прикласти силу, то його швидкість зміниться (рис. 47). Швидкість зміни швидкості називають прискоренням. Прискорення вимірюється як відношення зміни швидкості за певний інтервал часу до тривалості цього інтервалу. Якщо протягом часу At швидкість змінилася на величину Av, то прискорення, що позначається зазвичай літерою а, визначається за формулою:
а = Δv / Δt.
Так як в одиницях СІ швидкість має розмірність м / с, а час – з, то одиницею прискорення буде м / с2, яка вимовляється “метр в секунду за секунду”.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)