- •1 Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка.
- •2 Радиус-вектор. Проекции радиус-вектора. Модуль радиус-вектора.
- •3 Траектория. Пройденный путь. Перемещение
- •4 Средняя путевая скорость. Вектор средней скорости. Мгновенная скорость.
- •5 Вектор мгновенной скорости. Проекции вектора скорости. Модуль вектора скорости.
- •6 Ускорение.
- •7 Равномерное движение. Равноускоренное движение. Прямолинейное и криволинейное движение. Вращательное движение.
- •8 Относительность движения. Закон сложения скоростей
- •9 Описание баллистического движения. Разложение вектора ускорения.
- •10 Описание баллистического движения. Разложение вектора скорости
- •1. Все тела (материальные точки) в свободном падении движутся относительно Земли с одинаковым ускорением, независимо от их массы и химического состава.
- •11 Описание баллистического движения. Расчет времени полета. Формулы по механике
- •12 Описание баллистического движения. Расчет дальности полета.
- •25 Неинерциальные системы отсчета
- •24 Инерциальные системы отсчета.
- •23 Полная механическая энергия. Закон сохранения энергии.
- •22 Потенциальная энергия.
- •21 Кинетическая энергия тела.
- •20 Импульс тела. Закон сохранения импульса.
- •«Школьное» определение импульса
- •Вывод из формализма Ньютона
- •14 Инерция. Первый закон Ньютона.
- •15 Сила. Примеры сил в природе.
- •16 Второй закон Ньютона. Масса.
- •17 Третий закон Ньютона. Третий закон Ньютона
- •18 Применение законов Ньютона. Движение по наклонной плоскости
- •19 Применение законов Ньютона. Движение грузов на нити, перекинутой через блок.
14 Инерция. Первый закон Ньютона.
Ине́рция (от лат. inertia — бездеятельность, косность) — свойство тел сохранять покой или равномерное прямолинейное движение, если внешние воздействия на него отсутствуют или взаимно скомпенсированы.
Формулировка
Существование явления инерции в классической механике постулируется Первым законом Нью́тона, который также называется Зако́ном ине́рции. Его классическую формулировку дал Ньютон в своей книге «Математические начала натуральной философии»:
Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
Современная формулировка закона:
Существуют такие системы отсчёта, относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий (или при их взаимной компенсации) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.
Системы отсчёта, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными системами отсчёта (ИСО). Все другие системы отсчёта (например, вращающиеся или движущиеся с ускорением) называются соответственно неинерциальными. Проявлением неинерциальности в них является возникновение фиктивных сил, называемых «силами инерции».
Первый закон Ньютона
Основная статья: Инерция
Первый закон Ньютона постулирует наличие такого явления, как инерция тел. Поэтому он также известен как Закон инерции. Инерция — это явление сохранения телом скорости движения (и по величине, и по направлению), когда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения тела, на него необходимо подействовать с некоторой силой. Естественно, результат действия одинаковых по величине сил на различные тела будет различным. Таким образом, говорят, что тела обладают инертностью. Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Величина инертности характеризуется массой тела.
Современная формулировка
В современной физике первый закон Ньютона принято формулировать в следующем виде[1]:
Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальная точкапри отсутствии внешних воздействий сохраняет величину и направление своей скоростинеограниченно долго. |
Закон верен также в ситуации, когда внешние воздействия присутствуют, но взаимно компенсируются (это следует из 2-го закона Ньютона, так как скомпенсированные силы сообщают телу нулевое суммарное ускорение).
ри подходящем выборе единиц измерения, этот закон можно записать в виде формулы:
где — ускорение материальной точки; — сила, приложенная к материальной точке; — масса материальной точки.
Или в более известном виде:
В случае, когда масса материальной точки меняется со временем, второй закон Ньютона формулируется с использованием понятия импульс:
В инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса материальной точки равна равнодействующей всех приложенных к ней сил.
|
где — импульс точки,
где — скорость точки;
— время; — производная импульса по времени.
Когда на тело действуют несколько сил, с учётом принципа суперпозиции второй закон Ньютона записывается:
или
Второй закон Ньютона действителен только для скоростей, много меньших скорости света и в инерциальных системах отсчёта. Для скоростей, приближенных к скорости света, используются законы теории относительности.
Нельзя рассматривать частный случай (при ) второго закона как эквивалент первого, так как первый закон постулирует существование ИСО, а второй формулируется уже в ИСО.