10 примеров второго закона Ньютона в реальной жизни
В Второй закон Ньютона, ученый заявляет, что чем больше масса объекта, тем больше силы потребуется для его ускорения..
То есть ускорение объекта прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально ускорению объекта.
Мы знаем, что объект может ускоряться, только если на него действуют силы. Второй закон Ньютона говорит нам точно, насколько объект будет ускоряться для данной чистой силы.
Другими словами, если бы чистая сила была удвоена, ускорение объекта было бы в два раза больше. Точно так же, если бы масса объекта была удвоена, его ускорение уменьшилось бы вдвое..
Примеры второго закона Ньютона в повседневной жизни
Этот закон Ньютона применяется к реальной жизни, будучи одним из законов физики, который больше всего влияет на нашу повседневную жизнь:
1- пнуть мяч
Когда мы пинаем мяч, мы прикладываем силу в определенном направлении, то есть в каком направлении он будет двигаться.
Кроме того, чем сильнее удар по мячу, тем сильнее сила, которую мы на него надеваем, и тем дальше он пойдет.
2- Захватить мяч рукой
Профессиональные атлеты возвращают руки назад, как только они ловят мяч, так как это дает мячу больше времени, чтобы потерять скорость, и, в свою очередь, прикладывает меньше усилий с его стороны..
3- толкать машину
Например, если толкнуть тележку супермаркета в два раза сильнее, она дает в два раза больше ускорения..
4- Нажмите две машины
С другой стороны, при нажатии на две тележки супермаркета с одинаковым усилием это приводит к половине ускорения, потому что оно изменяется обратно пропорционально.
5- Нажмите на ту же корзину, полную или пустую
Пустую тележку супермаркета легче протолкнуть, чем полную, так как полная тележка имеет большую массу, чем вакуум, поэтому требуется больше силы, чтобы вытолкнуть тележку.
6- толкать машину
Чтобы рассчитать силу, необходимую для подталкивания автомобиля к ближайшей заправочной станции, предполагая, что мы перемещаем автомобиль со скоростью в одну тонну около 0,05 метра в секунду, мы можем оценить силу, действующую на автомобиль, которая в этом случае будет около 100 ньютон.
7- Вождение грузовика или автомобиля
Масса грузовика намного больше, чем у автомобиля, а это значит, что для того, чтобы разогнаться до такой же степени, требуется больше силы.
Например, когда автомобиль проезжает 100 км по шоссе на протяжении 65 км, бензин будет использоваться гораздо меньше, чем если бы вам приходилось ехать с одинаковой скоростью на одном и том же расстоянии в грузовике..
8- Два человека, которые гуляют вместе
То же самое рассуждение выше может быть применено к любому движущемуся объекту. Например, два человека, которые ходят вместе, но один из них имеет меньший вес, чем другой, хотя они ходят, используя то же количество силы, кто меньше весит, пойдут быстрее, потому что их ускорение, несомненно, больше.
9- Два человека толкают стол
Вообразите двух человек, один сильнее другого, толкающий стол в разные стороны.
Человек с наибольшей силой продвигается на восток, а человек с наименьшей силой направляется на север.
Если мы добавим обе силы, мы получим результат, равный движению и ускорению стола. Таким образом, стол будет двигаться в северо-восточном направлении, хотя и с большей склонностью к востоку, учитывая силу, оказываемую сильнейшим человеком..
10- Игра в гольф
В игре в гольф ускорение мяча прямо пропорционально силе, приложенной к клюшке, и обратно пропорционально ее массе. Сила воздуха, способная вызвать небольшое изменение направления.
Законы Ньютона
Исаак Ньютон (4 января 1643 года — 31 марта 1727 года), английский физик и математик, известный своим законом гравитации, был ключевой фигурой в научной революции семнадцатого века и разработал принципы современной физики.
Ньютон впервые представил свои три закона движения в Principia Mathematica Philosophiae Naturalis в 1686 году.
Считается самой влиятельной книгой по физике и, возможно, по всем наукам, она содержит информацию практически по всем основным понятиям физики..
Эта работа предлагает точное количественное описание движущихся тел в трех основных законах:
1- неподвижное тело будет оставаться неподвижным, если к нему не приложена внешняя сила;
2. Сила равна массе, умноженной на ускорение, а изменение движения пропорционально приложенной силе;
3- Для каждого действия есть равная и противоположная реакция.
Эти три закона помогли объяснить не только эллиптические орбиты планет, но и почти все другие движения вселенной: как планеты удерживаются на орбите благодаря притяжению гравитации Солнца, как Луна вращается вокруг Земли и спутников Луны. Юпитер вращается вокруг нее и как кометы вращаются по эллиптическим орбитам вокруг Солнца.
Путь, по которому движется почти все, может быть решен с помощью законов движения: сколько силы потребуется для ускорения поезда, достигнет ли пушечный ядр своей цели, как движутся воздушные и океанские течения или будет летать самолет все приложения второго закона Ньютона.
В заключение, очень легко наблюдать этот второй закон Ньютона на практике, если не в математике, поскольку все мы эмпирически убедились, что необходимо приложить больше силы (и, следовательно, больше энергии) для перемещения тяжелого рояля, чем для сдвиньте маленький табурет на полу.
Или, как уже упоминалось выше, когда вы ловите быстро движущийся крикетный мяч, мы знаем, что он будет наносить меньший урон, если вы будете двигать рукой назад, ловя мяч..
Может быть, вы заинтересованы в 10 примерах первого закона Ньютона в реальной жизни.
Источник
Законы Ньютона для школьников
Исаак Ньютон и его законы: Freepick
Законы Ньютона описывают множество физических явлений, которые происходят во Вселенной. Со времен Ньютона наука колоссально продвинулась вперед, но и сейчас при проектировании новых автомобилей и запуске на Луну космических кораблей ученые ориентируются на эти законы. Их всего три, и каждому школьнику придется их изучить.
Первый закон Ньютона
В первом законе Ньютон обобщил информацию о том, как движется тело под действием сил. В жизни постоянно наблюдаем, как взаимодействуют тела, будь то удар по мячу или притягивание магнита к дверце холодильника. Мера каждого такого взаимодействия — сила, то есть величина, которая показывает, как и в каком направлении оно происходит.
Из наблюдений и опыта известно, что тела двигаются, когда на них действуют другие тела. Например, мяч бросаем, напрягая для толчка мышцы руки. Когда его ловим, то замедляем и останавливаем тоже рукой. Если другие тела не действуют, то тело или останется в покое, или будет совершать равномерное и прямолинейное движение.
Что такое магнитное поле, его свойства и источники
Это правило известно как закон инерции, а движение, которое в этом случае возникает, называют движением по инерции. Например:
- в случае резкого торможения пассажиры автобуса двигаются по инерции вперед;
- велосипедист вылетит вперед по инерции при резком торможении;
- спутники на земной орбите двигаются по инерции без расхода топлива.
Первым об инерции написал еще Галилей, а Исаак Ньютон сформулировал правило в форме закона. Он звучит так: существуют инерциальные системы отсчета, относительно которых тело при отсутствии на него внешнего воздействия (или при его компенсации) будет сохранять состояние покоя или равномерно прямолинейно двигаться.
Иллюстрация законов Ньютона: Freepick
Суть первого закона легко продемонстрировать на примере: если на абсолютно ровной дороге толкнуть тележку и пренебречь силой трения колес и сопротивлением воздуха, то она на одинаковой скорости будет катиться бесконечно долгий период времени.
Сила тяжести: формула, единицы измерения, особенности
Но существуют и неинерциальные системы, в которых скорости тел могут меняться без силы. Например, такая система — автобус, в котором пассажиры едут, не ощущая движения. Стоит ему резко затормозить, как всех бросит вперед, хотя сила при этом не действует, то есть движение относительно автобуса оказывается беспричинным. В этом случае говорят о неинерциальной системе отсчета.
Движение в таких системах происходит с ускорением. При расчетах учитываются силы инерции.
Таким образом, говоря о скорости тела, обязательно указывают, относительно какой инерциальной системы отсчета она измерялась, так как для разных систем она может быть разной. Ускорение тела во всех системах сохраняется.
Второй закон Ньютона
Основываясь на повседневных наблюдениях, можно сделать вывод, что ускорение, которое сообщается телу тем больше, чем большая сила на него действует. К примеру, мяч летит быстрее, если был сильнее удар. О количественной связи между силой, которая действует на тело, и приобретаемым ускорением говорит второй закон Ньютона.
Почему Луна не падает на Землю: пояснения
Рассмотрим такой опыт:
- Берут два мяча — легкий шар для пинг-понга и тяжелый шар из железа.
- Действуют на них с одинаковой силой.
- Тяжелый шар набирает маленькую скорость, то есть получает небольшое ускорение.
- Легкий шар двигается с большей скоростью.
Ускорение рассчитывают по формуле: a = 2S/t², где S — путь, t — время его прохождения.
Если использовать различные силы и отмечать полученное ускорение, то окажется, что отношение силы к ускорению — постоянная величина для конкретного шара. Этот показатель называют массой.
Масса — мера инертности тела. Она указывает на то, как сильно тело оказывает сопротивление изменениям скорости. Чем больше масса, тем сложнее разгонять и останавливать тело.
Движение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси
Как же Ньютон сформулировал второй закон? Звучит он так: ускорение, которое получает тело, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на него, и обратно пропорционально его массе (F = m×a).
При проведении расчетов на основании второго закона Ньютона важно выбирать единицы силы и массы. В СИ единица массы — килограмм (кг), а единица силы — ньютон (Н). Один ньютон равняется силе, под воздействием которой тело с массой 1 кг получает ускорение 1 м/с².
Третий закон Ньютона
Сила никогда не возникает самостоятельно, это явление предполагает наличие другой силы. Когда одно тело действует с определенной силой на другое («действие»), то и второе тело с определенной силой действует на первое («противодействие»):
Теплопроводность воды и льда и их особенности
- Когда соударяются два бильярдных шара, то оба меняют скорость.
- Земля притягивает Луну, заставляя ее двигаться по определенной траектории, но и Луна притягивает Землю. Ускорение нашей планеты под воздействием этой силы обнаруживается в приливах морей и океанов.
Земля и Луна: Freepick
Что еще известно о силах, которые возникают во время взаимодействия двух тел? Рассмотрим следующий опыт:
- Берут два динамометра (приборы с пружиной для измерения сил), цепляют их друг за друга, растягивают и наблюдают за показаниями.
- Оказывается, что при любом растяжении показания обоих динамометров совпадут, то есть друг на друга они воздействуют с одинаковой силой.
Опыт показывает, что при действии одного тела на другое с определенной силой, второе также действует на первое. Сила этого действия равна первой по модулю и противоположна по направлению. При этом обе силы находятся на одной прямой. Такова формулировка закона равенства действия и противодействия, открытого Ньютоном и известного как третий закон движения.
Закон Паскаля простыми словами: суть и значимость
В жизни сталкиваемся с этим законом довольно часто. Так, в при перетягивании каната каждая из команд действует, согласно третьему закону Ньютона, на другую (через канат) с одинаковой силой. При этом выигрывают (перетягивают канат) не те, кто сильнее тянет, а те, кто лучше упирается в поверхность Земли.
Третий закон Ньютона:
- Объясняет движение транспортных средств. Лошадь двигает и везет нагруженные сани, так как на ее копыта действует большая сила трения от дороги, чем на скользкие полозья саней. На идеально скользких поверхностях, от которых не получится оттолкнуться, ни сани с лошадью, ни поезда, ни автомобили не смогут сдвинуться с места.
- Помогает рассчитать силу отдачи во время выстрела, так как в этом случае снаряд летит в одну сторону, а орудие отталкивается в другую. Отдача представляет собой противодействие снаряда, действующее на орудие. Таким образом, ускорения, получаемые пушкой и снарядом, направлены противоположно, а по модулю обратно пропорциональны массам этих тел. В результате снаряд и пушка приобретут противоположно направленные скорости, находящиеся в том же отношении.
- Описывает падение тел. Яблоко падает на поверхность Земли, так как оно притягивается земным шаром. Но при этом и само яблоко притягивает планету. Можно сказать, что яблоко с Землей падают друг на друга, но отличается скорость их падения из-за значительной разницы в массе.
Состояния воды в природе: условия перехода, необычные факты
Классическая механика и ее принципы формировались длительное время. На протяжении многих веков ученые выяснили законы, по которым двигаются материальные тела. Ньютон в работе «Математические начала натуральной философии» обобщил накопленные знания. Выдающийся физик сформулировал три закона, которые известны всему миру.
Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора
Источник
Законы Ньютона для «чайников»: объяснение 1, 2, 3 закона, пример с формулами
- 22 Февраль 2021
- 13 минут
- 559 424
Мы уже говорили об основах классической механики. Настала пора поговорить о них подробнее и затронуть в обсуждении чуть больше, чем просто основу. В этой статье мы подробно разберем основные законы классической механики. Как вы уже догадались, речь пойдет о законах Ньютона.
Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.
Основные законы классической механики Исаак Ньютон (1642-1727) собрал и опубликовал в 1687 году. Три знаменитых закона были включены в труд, который назывался «Математические начала натуральной философии».
Был долго этот мир глубокой тьмой окутан
Да будет свет, и тут явился Ньютон.
(Эпиграмма 18-го века)
Но сатана недолго ждал реванша —
Пришел Эйнштейн, и стало все как раньше.
(Эпиграмма 20-го века)
Что стало, когда пришел Эйнштейн, читайте в отдельном материале про релятивистскую динамику. А мы пока приведем формулировки и примеры решения задач на каждый закон Ньютона.
Первый закон Ньютона
Первый закон Ньютона гласит:
Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, в которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не действуют никакие силы или действие других сил скомпенсировано.
Проще говоря, суть первого закона Ньютона можно сформулировать так: если мы на абсолютно ровной дороге толкнем тележку и представим, что можно пренебречь силами трения колес и сопротивления воздуха, то она будет катиться с одинаковой скоростью бесконечно долго.
Инерция – это способность тела сохранять скорость как по направлению, так и по величине, при отсутствии воздействий на тело. Первый закон Ньютона еще называют законом инерции.
До Ньютона закон инерции был сформулирован в менее четкой форме Галилео Галилеем. Инерцию ученый называл «неистребимо запечатленным движением». Закон инерции Галилея гласит: при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо движется равномерно. Огромная заслуга Ньютона в том, что он сумел объединить принцип относительности Галилея, собственные труды и работы других ученых в своих «Математических началах натуральной философии».
Понятно, что таких систем, где тележку толкнули, а она покатилась без действия внешних сил, на самом деле не бывает. На тела всегда действуют силы, причем скомпенсировать действие этих сил полностью практически невозможно.
Например, все на Земле находится в постоянном поле силы тяжести. Когда мы передвигаемся (не важно, ходим пешком, ездим на машине или велосипеде), нам нужно преодолевать множество сил: силу трения качения и силу трения скольжения, силу тяжести, силу Кориолиса.
Второй закон Ньютона
Помните пример про тележку? В этот момент мы приложили к ней силу! Интуитивно понятно, что тележка покатится и вскоре остановится. Это значит, ее скорость изменится.
В реальном мире скорость тела чаще всего изменяется, а не остается постоянной. Другими словами, тело движется с ускорением. Если скорость нарастает или убывает равномерно, то говорят, что движение равноускоренное.
Если рояль падает с крыши дома вниз, то он движется равноускоренно под действием постоянного ускорения свободного падения g. Причем любой дугой предмет, выброшенный из окна на нашей планете, будет двигаться с тем же ускорением свободного падения.
Второй закон Ньютона устанавливает связь между массой, ускорением и силой, действующей на тело. Приведем формулировку второго закона Ньютона:
Ускорение тела (материальной точки) в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе.
Если на тело действует сразу несколько сил, то в данную формулу подставляется равнодействующая всех сил, то есть их векторная сумма.
В такой формулировке второй закон Ньютона применим только для движения со скоростью, много меньшей, чем скорость света .
Существует более универсальная формулировка данного закона, так называемый дифференциальный вид.
В любой бесконечно малый промежуток времени dt сила, действующая на тело, равна производной импульса тела по времени.
Третий закон Ньютона
В чем состоит третий закон Ньютона? Этот закон описывает взаимодействие тел.
3 закон Ньютона говорит нам о том, что на любое действие найдется противодействие. Причем, в прямом смысле:
Два тела воздействуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по модулю.
Формула, выражающая третий закон Ньютона:
Другими словами, третий закон Ньютона — это закон действия и противодействия.
Пример задачи на законы Ньютона
Вот типичная задачка на применение законов Ньютона. В ее решении используются первый и второй законы Ньютона.
Десантник раскрыл парашют и опускается вниз с постоянной скоростью. Какова сила сопротивления воздуха? Масса десантника – 100 килограмм.
Решение:
Движение парашютиста – равномерное и прямолинейное, поэтому, по первому закону Ньютона, действие сил на него скомпенсировано.
На десантника действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Силы направлены в противоположные стороны.
По второму закону Ньютона, сила тяжести равна ускорению свободного падения, умноженному на массу десантника.
Ответ: Сила сопротивления воздуха равна силе тяжести по модулю и противоположна направлена.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
А вот еще одна физическая задачка на понимание действия третьего закона Ньютона.
Комар ударяется о лобовое стекло автомобиля. Сравните силы, действующие на автомобиль и комара.
Решение:
По третьему закону Ньютона, силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. Сила, с которой комар действует на автомобиль, равна силе, с которой автомобиль действует на комара.
Другое дело, что действие этих сил на тела сильно отличаются вследствие различия масс и ускорений.
Исаак Ньютон: мифы и факты из жизни
На момент публикации своего основного труда Ньютону было 45 лет. За свою долгую жизнь ученый внес огромный вклад в науку, заложив фундамент современной физики и определив ее развитие на годы вперед.
Он занимался не только механикой, но и оптикой, химией и другими науками, неплохо рисовал и писал стихи. Неудивительно, что личность Ньютона окружена множеством легенд.
Ниже приведены некоторые факты и мифы из жизни И. Ньютона. Сразу уточним, что миф – это не достоверная информация. Однако мы допускаем, что мифы и легенды не появляются сами по себе и что-то из перечисленного вполне может оказаться правдой.
- Факт. Исаак Ньютон был очень скромным и застенчивым человеком. Он увековечил себя благодаря своим открытиям, однако сам никогда не стремился к славе и даже пытался ее избежать.
- Миф. Существует легенда, согласно которой Ньютона осенило, когда на наго в саду упало яблоко. Это было время чумной эпидемии (1665-1667), и ученый был вынужден покинуть Кембридж, где постоянно трудился. Точно неизвестно, действительно ли падение яблока было таким роковым для науки событием, так как первые упоминания об этом появляются только в биографиях ученого уже после его смерти, а данные разных биографов расходятся.
- Факт. Ньютон учился, а потом много работал в Кембридже. По долгу службы ему нужно было несколько часов в неделю вести занятия у студентов. Несмотря на признанные заслуги ученого, занятия Ньютона посещались плохо. Бывало, что на его лекции вообще никто не приходил. Скорее всего, это связано с тем, что ученый был полностью поглощен своими собственными исследованиями.
- Миф. В 1689 году Ньютон был избран членом Кембриджского парламента. Согласно легенде, более чем за год заседания в парламенте вечно поглощенный своими мыслями ученый взял слово для выступления всего один раз. Он попросил закрыть окно, так как был сквозняк.
- Факт. Неизвестно, как бы сложилась судьба ученого и всей современной науки, если бы он послушался матери и начал заниматься хозяйством на семейной ферме. Только благодаря уговорам учителей и своего дяди юный Исаак отправился учиться дальше вместо того, чтобы сажать свеклу, разбрасывать по полям навоз и по вечерам выпивать в местных пабах.
Дорогие друзья, помните — любую задачу можно решить! Если у вас возникли проблемы с решением задачи по физике, посмотрите на основные физические формулы. Возможно, ответ перед глазами, и его нужно просто рассмотреть. Ну а если времени на самостоятельные занятия совершенно нет, специализированный студенческий сервис всегда к вашим услугам!
В самом конце предлагаем посмотреть видеоурок на тему «Законы Ньютона».
Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.
Источник