Законы Ньютона
Замечание: В этой статье векторные величины обозначаются жирным шрифтом, тогда как скалярные – курсивом.
Ньютону законы движения (или просто законы Ньютона) – это фундаментальные законы классической механики
Они были впервые опубликованы Исааком Ньютоном в труде «Математические начала натуральной философии» (1687) и примененные им для объяснения многих физических явлений, связанных с движением физических тел.
Законы Ньютона вместе с его же законом всемирного тяготения и аппаратом математического анализа впервые в свое время оказали общее и количественное объяснение широкому спектру физических явлений, начиная с особенностей движения маятника и заканчивая орбитами Луны и планет. Закон сохранения импульса, который Ньютон вывел как следствие своих второго и третьего законов, также стал первым из известных закону сохранения.
Законы Ньютона подвергались экспериментальной проверке в течение более двухсот лет. Для масштабов от 10 -6 метра на скоростях от 0 до 100 000 000 м / с они дают удовлетворительные результаты. Но специальная теория относительности Эйнштейна внесла свои коррективы в законы Ньютона, расширив в таком модифицированном виде сферу их применения, хотя для нерелятивистских физических объектов вид модифицированных законов Ньютона становится привычным.
Этот закон также имеет название закона инерции или принципа Галилея. Строгое его формулировка в современном изложении следующее:
Этот закон является специальным случаем второго закона Ньютона (см. ниже), но его значение состоит в том, что он определяет системы отсчета, в которых справедливы следующие два закона. Эти системы отсчета называются инерционных или галилеевых, т.е. таких, которые движутся с постоянной скоростью друг относительно друга.
Формулировка:
Математически эта формулировка может быть записано так:
![Законы Ньютона Законы Ньютона](/uploads/posts/2011-02/1297876236_14f116f1fb910e90755882dccbb587faf.png)
или
, Если m – константа.
где
Это уравнение фактически означает, что чем больше по абсолютному значению сила будет приложена к телу, тем большим будет его ускорения. Параметр m или масса в этом уравнении – это действительно коэффициент пропорциональности, характеризует инерционные свойства объекта.
В уравнении F = m a ускорение может быть непосредственно измерено, в отличие от силы. Поэтому этот закон имеет смысл, если мы можем определить силу F непосредственно. Одним из таких законов, который определяет правило вычисления гравитационной силы, является закон всемирного тяготения.
В общем случае, когда масса и скорость объекта меняются со временем, получим:
![Законы Ньютона Законы Ньютона](/uploads/posts/2011-02/thumbs/1297876218_3f5d078825204fda5f41cbe9986524a1c.png)
Уравнение с переменной массой описывает реактивное движение.
Важное физическое значение этого закона состоит в том, что тела взаимодействуют, обмениваясь импульсами и делают это с помощью сил.
Формулировка:
Силы, возникающие при взаимодействии двух тел, равны по модулю и противоположными по направлению.
Математически это записывается так
,
где
– Сила, действующая на первое тело со стороны второго тела, а
– Наоборот, сила, действующая со стороны первого тела на второе тело.
Противоречивого формулировка «на всякое действие есть равное противодействие» следует избегать.
Закон в сформулированной форме является справедливым для всех физических сил, хотя существуют некоторые особенности формулировки этого закона в применении к силам электромагнитного поля.
Определенное вторым законом Ньютона уравнения инвариантное относительно преобразований Галилея, но не является инвариантным относительно преобразований Лоренца. При создании теории относительности его пришлось изменить. Выраженное через 4-векторы второе уравнение Ньютона принимает вид
,
где p i – 4-импульс, s – пространственно-временной интервал, f i – 4-вектор силы:
,
где c – скорость света в вакууме.
При малых скоростях релятивистское уравнение движения переходит во второе уравнение Ньютона, но при больших скоростях появляются различия, благодаря которым уравнения является лоренц-инвариантным.
Ньютону законы движения (или просто законы Ньютона) – это фундаментальные законы классической механики
Они были впервые опубликованы Исааком Ньютоном в труде «Математические начала натуральной философии» (1687) и примененные им для объяснения многих физических явлений, связанных с движением физических тел.
Законы Ньютона вместе с его же законом всемирного тяготения и аппаратом математического анализа впервые в свое время оказали общее и количественное объяснение широкому спектру физических явлений, начиная с особенностей движения маятника и заканчивая орбитами Луны и планет. Закон сохранения импульса, который Ньютон вывел как следствие своих второго и третьего законов, также стал первым из известных закону сохранения.
Законы Ньютона подвергались экспериментальной проверке в течение более двухсот лет. Для масштабов от 10 -6 метра на скоростях от 0 до 100 000 000 м / с они дают удовлетворительные результаты. Но специальная теория относительности Эйнштейна внесла свои коррективы в законы Ньютона, расширив в таком модифицированном виде сферу их применения, хотя для нерелятивистских физических объектов вид модифицированных законов Ньютона становится привычным.
Этот закон также имеет название закона инерции или принципа Галилея. Строгое его формулировка в современном изложении следующее:
Этот закон является специальным случаем второго закона Ньютона (см. ниже), но его значение состоит в том, что он определяет системы отсчета, в которых справедливы следующие два закона. Эти системы отсчета называются инерционных или галилеевых, т.е. таких, которые движутся с постоянной скоростью друг относительно друга.
Формулировка:
Математически эта формулировка может быть записано так:
![Законы Ньютона Законы Ньютона](/uploads/posts/2011-02/1297876236_14f116f1fb910e90755882dccbb587faf.png)
или
![Законы Ньютона Законы Ньютона](/uploads/posts/2011-02/1297876255_2eecd329978d4e0d7127f50883e42e4ed.png)
где
Это уравнение фактически означает, что чем больше по абсолютному значению сила будет приложена к телу, тем большим будет его ускорения. Параметр m или масса в этом уравнении – это действительно коэффициент пропорциональности, характеризует инерционные свойства объекта.
В уравнении F = m a ускорение может быть непосредственно измерено, в отличие от силы. Поэтому этот закон имеет смысл, если мы можем определить силу F непосредственно. Одним из таких законов, который определяет правило вычисления гравитационной силы, является закон всемирного тяготения.
В общем случае, когда масса и скорость объекта меняются со временем, получим:
![Законы Ньютона Законы Ньютона](/uploads/posts/2011-02/thumbs/1297876218_3f5d078825204fda5f41cbe9986524a1c.png)
Уравнение с переменной массой описывает реактивное движение.
Важное физическое значение этого закона состоит в том, что тела взаимодействуют, обмениваясь импульсами и делают это с помощью сил.
Формулировка:
Силы, возникающие при взаимодействии двух тел, равны по модулю и противоположными по направлению.
Математически это записывается так
![Законы Ньютона Законы Ньютона](/uploads/posts/2011-02/1297876241_4dfb6bacbfd072092f7061345d6a753c7.png)
где
![Законы Ньютона Законы Ньютона](/uploads/posts/2011-02/1297876225_56feef88c93aa869ce17789f877f332b3.png)
![Законы Ньютона Законы Ньютона](/uploads/posts/2011-02/1297876252_6647111416eb5186be50c0ec7350c3622.png)
Противоречивого формулировка «на всякое действие есть равное противодействие» следует избегать.
Закон в сформулированной форме является справедливым для всех физических сил, хотя существуют некоторые особенности формулировки этого закона в применении к силам электромагнитного поля.
Определенное вторым законом Ньютона уравнения инвариантное относительно преобразований Галилея, но не является инвариантным относительно преобразований Лоренца. При создании теории относительности его пришлось изменить. Выраженное через 4-векторы второе уравнение Ньютона принимает вид
![Законы Ньютона Законы Ньютона](/uploads/posts/2011-02/1297876249_7fa46b0206e205718b677ee9306775c57.png)
где p i – 4-импульс, s – пространственно-временной интервал, f i – 4-вектор силы:
![Законы Ньютона Законы Ньютона](/uploads/posts/2011-02/thumbs/1297876257_814e8a9a991b027c5b4cb1656b2ee14f6.png)
где c – скорость света в вакууме.
При малых скоростях релятивистское уравнение движения переходит во второе уравнение Ньютона, но при больших скоростях появляются различия, благодаря которым уравнения является лоренц-инвариантным.
![](/templates/simpletape-v2-105/images/full-news-line1.png)
![](/templates/simpletape-v2-105/images/full-news-line2.png)
Небесная механика
Небесная механика – раздел астрономии, применяющий законы механики для изучения движения небесных тел. Небесная механика занимается расчетами розташувння Луны и планет, вычислением места и времени
ПОДРОБНЕЕ
Преобразования Галилея
Преобразования Галилея – название преобразований в классической механике, согласно которым изменяются значения физических величин при переходе между различными инерционными системами отсчета.
ПОДРОБНЕЕ
Закон природы
Закон природы – научное обобщение, основанное на эмпирическом наблюдении за поведением естественных тел, которое считается универсальные и неизменным фактом физического мира. Несмотря на свой статус
ПОДРОБНЕЕ
Классическая механика
Классическая механика – это раздел физики, изучающий движение на основе законов Ньютона. Классическая механика подразделяется на: Базовыми понятиями классической механики является понятие силы, массы
ПОДРОБНЕЕ
Законы сохранения
Законы сохранения в физике – это группа законов, которые утверждают, что значение определенных физических величин не меняется в замкнутой системе с ее эволюцией. Далее приводится частичный перечень
ПОДРОБНЕЕ
Закон всемирного тяготения
Закон всемирного тяготения – физический закон, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках ньютоновской механики. Закон утверждает, что сила притяжения между двумя телами (материальными
ПОДРОБНЕЕ