Первый закон Ньютона

Цели: Систематизация знаний о равнодействующей всех сил, приложенных к телу; о сложении векторов. Интерпретация первого закона Ньютона относительно понятия равнодействующая сил. Восприятие данной формулировки закона. Применение полученных знаний к знакомой и новой ситуации при решении физических задач.

Исаак Ньютон Сэр Исаак Ньютон изменил мир. Он родился в 1643 году и был обычным студентом, ничем не отличающимся от своих ровесников. Однако однажды он возвращался домой из Кембриджа летом 1665 года и много размышлял о физической природе мира. Уже через два года он вернулся в Кембридж, обладая революционными взглядами на проблемы математики, гравитации и оптики. Его учитель профессор Бэрроу, ознакомившись с идеями Ньютона, передал ему свою должность в университете. Вычисления Ньютона обеспечили новый математический аппарат для быстрого решения всего класса физических проблем. Закон всемирного тяготения Ньютона, заключающийся в одной простой формуле, объяснял падение яблока на Земле и движение планет. Интуиция Ньютона сделала его очень влиятельным, так что он стал первым ученым, посвященным в рыцари.

Он самый счастливый, систему мира можно установить только один раз (Лагранж) Этот человек сформулировал основные законы механики, открыл закон всемирного тяготения, законы разложения белого света в спектр и выдвинул корпускулярно-волновую теорию света, разработал дифференциальное и интегральное исчисления, закон охлаждения нагретого тела, открыл закон сопротивления движению в вязкой жидкости, сконструировал один из первых термометров, впервые построил отражательный телескоп. Лагранж сказал о нем: Он самый счастливый – систему мира можно установить только один раз. Он родился вьюжной зимой 1642 года, после рождества, в Вулсторпе. Родился до срока, таким хилым и слабым, что священник считал, что он не жилец на этом свете. Сам Ньютон говорил впоследствии: По словам матери, я родился таким маленьким, что меня можно бы было выкупать в пивной кружке Но этот слабый младенец выжил всем на удивление, и за всю свою долгую жизнь (почти 85 лет) почти никогда не болел. Он не знал своего отца, он умер ещё до его рождения, да и мать уехала вместе с отчимом, когда ему было 3 года. Мальчик остался со своей бабушкой, жили они вместе в маленьком сельском домике из серого камня, окруженного редким плетнем. Он окончил сначала сельскую школу, а затем Королевскую школу в Грэнтеме.- маленьком городке в десяти километрах от родной деревушки. Ньютон был удивительным домоседом и за всю свою жизнь никогда не отъезжал от родного дома дальше, чем на 180 км. Он был человеком ниже среднего роста, с самой незаурядной внешностью, чаще молчаливый, неостроумный. Он был плохим собеседником и мог в разговоре вдруг замолчать и задуматься. Тогда взгляд его быстрых, живых глаз как бы застывал. Такие мужчины не пользуются успехом у женщин, и Ньютон так и не женился. И влюбился он тоже всего один раз, ещё мальчишкой. Её звали мисс Сторей, и она была очень хорошенькая. Эта девочка – единственный романтический образ его жизни. Но верность ему он сохранил навсегда, даже в старости навещал старушку, в которую превратилась девочка. В отроческие и юношеские годы Ньютон отличался от сверстников равнодушием к шумным забавам, весёлым студенческим вечеринкам. Но проявлял небывалый интерес к любой работе, требовавшей каких-нибудь орудий, инструментов и приспособлений. Он мог часами наблюдать за плотником и кузнецом, а потом повторял увиденное. Учеником и студентом он был всегда прилежным, интересовался математикой, но учился как-то незаметно, средне, и невозможно проследить, как буквально за несколько лет происходит это сказочное превращение вчерашнего провинциального школьника в совершенно самостоятельного и оригинального исследователя. И можно только догадываться какой процесс шел постоянно в глубинах его могучего мозга.

Незадолго перед смертью, словно оглядывая свою жизнь, такую тихую и спокойную внешне и такую неистово бурную внутренне, Исаак Ньютон сказал: Не знаю, чем я могу казаться миру, но сам себе я кажусь мальчиком, играющим на морском берегу, развлекающимся тем, что от поры до времени отыскиваю камешек более цветистый, чем обыкновенно, или красную раковину, в то время как великий океан истины расстилается передо мною неисследованным

Равнодействующая сила Сила, равная геометрической сумме всех приложенных к телу (точке) сил, называется равнодействующей или результирующей силой. Как ведет себя данное тело? Либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно, т.к из I закона Ньютона следует, что существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано, т. е. |F 1 | = |F 2 | Сила, которая производит на тело такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил. Нахождение равнодействующей нескольких сил - это геометрическое сложение действующих сил; выполняется по правилу треугольника или параллелограмма. На рисунке 1 R=0, т.к.

I закон Ньютона Чтобы сложить два вектора, к концу первого вектора прикладывают начало второго и соединяют начало первого с концом второго Данный вектор и есть результирующая всех сил, приложенных к телу, т.е. R = F 1 – F 2 = 0 Как можно, опираясь на определение равнодействующей силы, сформулировать I закон Ньютона? Уже известная формулировка I закона Ньютона: Если на данное тело не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы (уравновешены), то это тело либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно. Если равнодействующая сил, приложенных к телу, равна нулю, то тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Однажды Лебедь, Рак да Щука Везти с поклажей воз взялись И вместе, трое, все в него впряглись; Из кожи лезут вон, А возу все нет ходу! Поклажа бы для них казалась и легка: Да Лебедь рвется в облака, Рак пятится назад, А Щука тянет в воду! Кто виноват из них, кто прав – Судить не нам; Да только воз и ныне там! (И.А.Крылов)

Как поступить при нахождении равнодействующей, если силы, приложенные к телу, направлены в одну сторону по одной прямой? Дед, взявшись за репку, развивает силу тяги до 600 Н, бабка – до 100 Н, внучка – до 50 Н, Жучка – до 30 Н, кошка – до 10 Н и мышка – до 2 Н. Чему равна равнодействующая всех этих сил, направленных по одной прямой в одну и ту же сторону? Справилась бы с репкой эта компания без мышки, если силы, удерживающие репку в земле, равны 791 Н?

Как поступить при нахождении равнодействующей, если силы, приложенные к телу, направлены в одну сторону по одной прямой? Дед, взявшись за репку, развивает силу тяги до 600 Н, бабка – до 100 Н, внучка – до 50 Н, Жучка – до 30 Н, кошка – до 10 Н и мышка – до 2 Н. Чему равна равнодействующая всех этих сил, направленных по одной прямой в одну и ту же сторону? Справилась бы с репкой эта компания без мышки, если силы, удерживающие репку в земле, равны 791 Н? Ответ. Модуль равнодействующей силы, равный сумме модулей сил, с которыми дед тянет за репку, бабка за дедку, внучка за бабку, Жучка за внучку, кошка за Жучку, а мышка за кошку, будет равен 792 Н. Вклад мускульной силы мышки в этот могучий порыв равен 2 Н. Без Мышкиных ньютонов дело не пойдет.

А если действующие на тело силы направлены под прямым углом друг к другу?

При нахождении (построении) равнодействующей

Самостоятельная работа

Вопросы Вопрос 1: С железнодорожным составом связана система отсчета. В каких случаях она будет инерциальной: а) поезд стоит на станции; б) поезд отходит от станции; в) поезд подходит к станции; г) движется равномерно на прямолинейном участке пути дороги? Вопрос 2: По горизонтальной прямолинейной дороге равномерно движется автомобиль с работающим двигателем. Не противоречит ли это первому закону Ньютона Вопрос 3: Инерциальная ли система отсчета, движущаяся с ускорением, относительно какой- либо инерциальной системы?

явление

Если вы в этом разберетесь как следует, вы лучше сможете следить за ходом моей мысли при изложении дальнейшего. М.Фарадей

Первый закон Ньютона всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние. Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон Ньютона еще называют законом инерции.

Автор: Сабитова Файруза Рифовна учитель физики 1 квалификационной категории