Перший закон Ньютона
ФІЗИКА
Частина 1 МЕХАНІКА
Розділ 2 ДИНАМІКА МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ
2.2. Перший закон Ньютона
Кінематика не розкриває причин руху. Вона лише описує сам рух. Розкрити причини руху не так просто.
До Галілея протягом майже двох тисяч років існувала динаміка Арістотеля (384-322 до н. е.). За Арістотелем, небесні тіла за своєю природою відмінні від земних і рухаються лише по досконалих кривих – колах, першоджерело їхнього руху – дух (Бог). Земні тіла самі по собі, без дії сил перебувають у стані спокою, причина їхнього руху – сила. Основне
Наявність у тіла швидкості пов’язувалась з дією на нього інших тіл, а числове значення і напрям швидкості – з характером та інтенсивністю цієї дії.
Уявлення Арістотеля про рух спростував Г. Галілей (1564-1642), який уперше застосував
Вивчаючи скочування гладенької кулі з похилої площини, Г. Галілей помітив, що вниз куля рухається прискорено, поступово збільшуючи швидкість, а вгору – сповільнено. Звідси він зробив висновок, що, скотившись на горизонтальну площину, куля вічно рухатиметься з тією самою швидкістю на нескінченній площині, якщо ніщо не заважатиме її руху. Це саме можна спостерігати з візком, що рухається по гладенькій поверхні. Зазнавши поштовху, візок починає рухатись і через деякий час зупиниться. Проте зменшуючи опір повітря й тертя між візком і площиною, можна необмежено збільшувати його шлях. У граничному наближенні (без тертя й опору повітря) візок рухатиметься безмежно довго зі сталою за числовим значенням і напрямом швидкістю. Це твердження називається законом інерції. Чітке визначення його вперше дав І. Ньютон: будь-яке тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху доти, доки дія сил не примусить його змінити цей стан.
Властивість тіл зберігати стан спокою або рівномірного прямолінійного руху називають інерцією. Тому перший закон Ньютона називають ще законом інерції.
Нескінченну площину реалізувати не можна, не можна поставити тіло і в такі умови, щоб на нього не діяли інші тіла. Однак можна перевірити протилежне: в усіх випадках, коли тіло змінює свою швидкість за числовим значенням і напрямом, тобто дістає прискорення, завжди можна показати тіла, дія яких спричинює це прискорення. Наприклад, траєкторія тіла, яке кинули під кутом до горизонту, викривлюється під дією притягання з боку Землі; куля, зіткнувшись зі стіною, змінює свою швидкість під дією сили, яка діє з боку деформованої стіни.
Отже, причиною прискорення тіла є сила, що діє на нього.
Дослід свідчить, що напрями векторів сили й прискорення збігаються і що прискорення пропорційне діючій силі. Такого висновку дійшли Г. Галілей і І. Ньютон. Вони також ототожнювали фізично стан спокою і рівномірного прямолінійного руху тіла, бо ці стани реалізуються за однакових умов – коли сила, що діє на тіло (рівнодійна сил), дорівнює нулю. Із закону інерції можна зробити висновок, що тіло рухатиметься й тоді, коли на нього не діятиме сила. Все це суперечить динаміці Арістотеля, який вважав, що тіла рухаються лише тоді, коли на них діє сила, пропорційна швидкості (не прискоренню!) тіла. У динаміці Арістотеля явища розглядалися поверхово, а також неправильно тлумачилися.
Динаміка Галілея – Ньютона глибше проникає в суть явищ і правильно тлумачить їх. Проте вона не наочна, її закони ще слід довести. Історично це стало можливим на більш високому рівні розвитку науки (експерименту й теорії).
Ми переконалися, що стан тіла змінюється під дією інших тіл. А як впливають на зміну стану властивості самого тіла? Нехай на якесь тіло, що перебуває у стані спокою, подіяла сила. Оскільки під дією сили тіло набуває не швидкості, а прискорення, то потрібний час для досягнення кінцевої швидкості. Цей час для різних тіл буде неоднаковим.
Скалярна величина, що характеризує інерцію тіла, називається його інертною масою. Чим повільніше тіло змінює свій стан під дією сили, тим більша його маса. З визначення зрозуміло, що маса будь-якого тіла більша від нуля. Маса – величина адитивна. Вона не залежить ні від умов, у яких перебуває тіло, ні від взаємодії його з іншими тілами. Перший закон Ньютона справедливий не в будь-якій системі відліку, а лише в інерційній.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...