Какво гласят законите на Нютон за движението?
Наричани още нютонова механика или класическа механика, законите на Нютон за движението често се използват при решаването на задачи по механика. С други думи, те са добре познати на гимназистите, особено на тези, които се подготвят за изпити след матурата или за самата матура. Ето какво трябва да знаете за тези прочути закони на Нютон.
Кои са законите на Нютон?
Законите на Нютон за движението са добре познати физични принципи. Разбира се, те са формулирани от сър Исак Нютон, британски математик и физик. За първи път са изложени през 1687 г. в неговата книга, озаглавена „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“, и са три на брой. За какво точно говорят те?
Всъщност това са общи правила за движението на различни обекти във Вселената. Теориите на Нютон се явяват като по-ясно обяснение на същността на движението, описана от Аристотел. Трябва да се отбележи, че великият британски физик е използвал прости математически формули.
Законите на Нютон за движението не са просто теории. Те се прилагат в реалния свят. Те са позволили развитието на многобройни умения. Всъщност техниките, използвани при навигацията на космическите кораби, например, се основават на прочутите закони на Нютон за движението. Същото важи и за движенията, които извършват играчите на билярд.
Трите закона на Нютон
Както бе споменато по-горе, Нютон е формулирал три ясно разграничени закона. Разберете кои са те.
Първият закон
Според оригиналната формулировка на първия закон на Нютон, „Всяко тяло остава в състоянието на покой или равномерно праволинейно движение, в което се намира, освен ако върху него не действа някаква сила, която да го принуди да промени състоянието си“.
На практика този закон гласи, че тяло или обект остава неподвижно, освен ако върху него не действа сила. По същия начин движещ се обект има тенденция да поддържа същата скорост, докато не бъде подложен на действието на сила като триене или гравитация.
Следователно, ако хвърлите топка във вакуум, тя ще се движи с една и съща скорост, освен ако не се сблъска със силата на вятъра или с тази на друго тяло, като например дърво. Тази теория на Нютон е известна като закон за инерцията или принцип на инерцията.
Вторият закон
Той се нарича основен принцип на динамиката и се изразява чрез следната математическа формула: Σ F = ma. F представлява силата, m – масата на тялото, а ma – ускорението на тялото.
Чрез тази формула Нютон обяснява промените, които една сила може да предизвика в движението на един обект. По-точно казано, когато върху едно тяло действа сила, това предизвиква промяна в скоростта, а именно ускорение.
Трябва да се отбележи, че върху един обект могат да действат различни видове сили. Такъв е случаят със силите на триене, гравитацията и електромагнитните сили. Като се вземат предвид тези фактори, тази формула може да се използва за решаване на различни видове задачи. Ето защо основният принцип на динамиката се счита за най-важния физичен закон.
За да го разберете по-добре, нека вземем за пример два обекта с кръгла форма. Единият е малка гумена топка, а другият – топка за боулинг. За да се движат и двата обекта с една и съща скорост, трябва да се приложи по-голяма сила върху топката за боулинг, тъй като тя има по-голяма маса. Тази сила при тласкането е предизвикала ускорение на скоростта на топката за боулинг.
Ако двете топки се търкалят по хълм и се ударят в стена, сблъсъкът няма да е един и същ. Този на боулинг топката ще бъде по-силен и по-разрушителен, тъй като тя е по-тежка.
Третият закон или принцип на действие-реакция
Според Исак Нютон, „Действието винаги е равно на противодействието“, т.е. действията на две тела едно върху другото винаги са равни и с противоположни посоки. За да се обясни по-ясно, нека вземем за пример два обекта, които взаимодействат. Те ще бъдат наречени А и Б. Ако тялото А упражнява сила върху тялото Б, обратното също ще е вярно.
За да разберем по-добре този закон на Нютон, достатъчно е да наблюдаваме отката на огнестрелно оръжие. Когато куршумът излезе от цевта, оръжието се придвижва в обратната посока. Същото физично явление се случва, когато поставите книга върху маса. Масата упражнява сила върху книгата, а последната упражнява сила върху масата.
Приложение на законите на Нютон
Кога трябва да се прилага първият, вторият или третият закон на Нютон? Като цяло принципът на инерцията се прилага, когато центърът на тежестта на дадена система се движи с равномерно праволинейно движение, както при махалото на Нютон.
Вторият закон, от друга страна, се прилага, когато траекторията на центъра на тежестта на даден обект не е права линия или когато скоростта му не е постоянна. Той позволява да се определи развитието на движението на даден обект, като се знаят действията на силите, които действат върху него, и по този начин да се определи посоката му. Накрая, третият закон се използва за определяне на характеристиките на вектора на силата на едно тяло.
