Три закона Ньютона

Раздел механики, в котором изучают, как взаимодействие тел влияет на их движение, называют динамикой.

Основные законы динамики открыли итальянский ученый Галилео Галилей и английский ученый Исаак Ньютон. Вы изучали эти законы в курсе физики основной школы. Напомним их.

Галилей и Ньютон

1. Первый закон ньютона (закон инерции)

Повторим один из опытов, которые поставил итальянский ученый Галилео Галилей.

Относительное движение брошенных тел. Отскок от наклонной плоскости

1. Относительное движение брошенных тел

Пусть в некоторый момент (t = 0) из точки A на высоте h начинает падать яблоко (рис. 12.1). Лежащий на траве юный стрелок в тот же момент стреляет из пружинного пистолета, намереваясь попасть «в яблочко». Пистолет находится в точке B на расстоянии d от вертикали, вдоль которой падает яблоко, а скорость пули по модулю равна v0.


1) Под каким углом а к горизонту надо направить пулю?
2) В какой момент времени пуля попадет в яблоко?

Движение тела, брошенного горизонтально и под углом к горизонту

1. Движение тела, брошенного горизонтально

Если сопротивлением воздуха можно пренебречь, то брошенное как угодно тело движется с ускорением свободного падения .

Рассмотрим сначала движение тела, брошенного горизонтально со скоростью v_vec0 с высоты h над поверхностью земли (рис. 11.1).

«Секреты» прямолинейного равноускоренного движения

Продолжим исследование прямолинейного равноускоренного движения, начатое в § 6.

1. Средняя скорость

Напомним (см. § 6), что при прямолинейном движении в одном направлении путь l численно равен площади фигуры, заключенной под графиком зависимости v(t).
Используя этот факт, докажем, что в этом случае средняя скорость равна среднему арифметическому начальной и конечной скорости:

vср = (v0 + v) / 2     (1)

Из определения средней скорости следует, что

l = vсрt.     (2)

Сложение скоростей и переход в другую систему отсчета при движении на плоскости

1. Сложение скоростей

Пусть человек идет поперек плота, плывущего по реке. При этом скорость человека относительно плота перпендикулярна скорости течения (рис. 9.1, вид сверху).


Из правила сложения скоростей (см. § 3) следует:

Равномерное движение по окружности

1. Основные характеристики равномерного движения по окружности

Движение по окружности часто встречается в природе и технике: по траекториям, близким к окружностям, движутся планеты вокруг Солнца, Луна и искусственные спутники Земли, точки колес и вращающихся деталей механизмов.

Мы ограничимся в нашем курсе равномерным движением по окружности. Напомним, что равномерным называют движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути.

Каковы же основные характеристики равномерного движения по окружности?

Свободное падение и движение тела, брошенного вертикально вверх

1. Свободное падение тела

Закономерности падения тел открыл Галилео Галилей.

Знаменитый опыт с бросанием шаров с наклонной Пизанской башни (рис. 7.1, а) подтвердил его предположение, что если сопротивлением воздуха можно пренебречь, то все тела падают одинаково. Когда с этой башни бросили одновременно пулю и пушечное ядро, они упали практически одновременно (рис. 7.1, б).

Падение тел

Падение тел в условиях, когда сопротивлением воздуха можно пренебречь, называют свободным падением.

Перемещении при прямолинейном равноускоренном движении

1. Нахождение пути по графику зависимости скорости от времени

Покажем, как можно найти пройденный телом путь с помощью графика зависимости скорости от времени.

Начнем с самого простого случая – равномерного движения. На рисунке 6.1 изображен график зависимости v(t) – скорости от времени. Он представляет собой отрезок прямой, параллельной осн времени, так как при равномерном движении скорость постоянна.

Путь при равномерном движении

Прямолинейное равноускоренное движение

1. Определение прямолинейного равноускоренного движения

Поставим опыт
Изучим, как скатывается шарик с наклонной плоскости. На рисунке 5.1 показаны последовательные положения шарика через равные промежутки времени.

Пример равноускоренного движения

Видно, что шарик движется неравномерно: пути, проходимые им за последовательные равные промежутки времени, увеличиваются. Следовательно, скорость шарика увеличивается.

Мгновенная и средняя скорость

1. Мгновенная скорость

В этом параграфе мы будем рассматривать неравномерное движение. Однако при этом нам пригодится то, что мы знаем о прямолинейном равномерном движении.

На рисунке 4.1 показаны положения разгоняющегося автомобиля на прямом шоссе с интервалом времени 1 с. Стрелка указывает на зеркальце заднего вида, положение которого мы рассмотрим далее более подробно.

Неравномерное движение

Pages