Аркан-блог

Решение задачи

Покажем на примере физической задачи, как использовать рассмотренный закон.


Падая вниз, камень за каждую секунду увеличивал свою скорость на 1,62 м/с. Необходимо определить силу, действующую на камень, если его масса равна 0,3 кг.

Согласно определению, ускорение — это быстрота изменения скорости. В данном случае его модуль равен:

a = v/t = 1,62/1 = 1,62 м/с2.

Поскольку произведение массы на ускорение даст нам искомую силу, то получаем:

F = m*a = 0,3*1,62 = 0,486 Н.

Заметим, что рассмотренное ускорение имеют все тела, которые падают на Луну вблизи ее поверхности. Это означает, что найденная нами сила соответствует силе лунного притяжения.

Место второго закона Ньютона в классической механике

Классическая механика основывается на трех столпах — трех законах Исаака Ньютона. Первый из них описывает поведение тела, если на него не действуют внешние силы, второй описывает это поведение, когда такие силы возникают, наконец, третий закон — это закон взаимодействия тел. Второй закон недаром занимает центральное место, поскольку он связывает первый и третий постулаты в единую и стройную теорию — классическую механику.

Еще одной важной особенностью второго закона является то, что он предлагает математический инструмент для количественного описания взаимодействия — это произведение массы на ускорение. Первый и третий же законы используют второй закон, чтобы получить количественную информацию о процессе действия сил

Второй закон за пределами классической механики

В релятивистской динамике

Второй закон Ньютона в виде ma→=F→{\displaystyle m{\vec {a}}={\vec {F}}} приближённо справедлив только для скоростей, много меньших скорости света, и в инерциальных системах отсчёта.

В виде dp→dt=F→{\displaystyle {\frac {d{\vec {p}}}{dt}}={\vec {F}}} второй закон Ньютона точно справедлив также в инерциальных системах отсчёта специальной теории относительности и в локально инерциальных системах отсчёта общей теории относительности, однако при этом вместо прежнего выражения для импульса используется равенство p→=mv→1−v2c2{\displaystyle {\vec {p}}={\frac {m{\vec {v}}}{\sqrt {1-{\frac {\displaystyle v^{2}}{\displaystyle c^{2}}}}}}}, где c{\displaystyle c} — скорость света.

Существует и четырёхмерное релятивистское обобщение второго закона Ньютона. Производная четырёхимпульса P→{\displaystyle {\vec {\mathrm {P} }}} по собственному времени τ{\displaystyle \tau } материальной точки равна четырёхсиле Φ→{\displaystyle {\vec {\Phi }}}:

Φ→=dP→dτ{\displaystyle {\vec {\Phi }}={\frac {d{\vec {\mathrm {P} }}}{d\tau }}}.

В релятивистской динамике вектор трёхмерного ускорения a→{\displaystyle {\vec {a}}} уже не параллелен вектору трёхмерной силы F→{\displaystyle {\vec {F}}}.

В квантовой механике

Законы ньютоновской динамики, в том числе второй закон Ньютона, неприменимы, если длина волны де Бройля рассматриваемого объекта соизмерима с характерными размерами области, в которой изучается его движение. В этом случае необходимо пользоваться квантовомеханическими законами.

Тем не менее, второй закон Ньютона при определённых условиях актуален применительно к движению волнового пакета в квантовой механике. Если потенциальная энергия волнового пакета пренебрежимо мало изменяется в области нахождения пакета, то производная по времени среднего значения импульса пакета будет равна силе, понимаемой как градиент потенциальной энергии, взятый с обратным знаком (теорема Эренфеста).

Для описания движения частицы в потенциальном поле, в квантовой механике справедливо операторное уравнение, по форме совпадающее с уравнением второго закона Ньютона: mdv^dt=−∇U^{\displaystyle m{\frac {d{\hat {v}}}{dt}}=-\nabla {\hat {U}}}. Здесь: m{\displaystyle m} — масса частицы, v^=p^m{\displaystyle {\hat {v}}={\frac {\hat {p}}{m}}} — оператор скорости, p^{\displaystyle {\hat {p}}} — оператор импульса, U^=U(x,y,z){\displaystyle {\hat {U}}=U(x,y,z)} — оператор потенциальной энергии.

Видоизменённый второй закон Ньютона используется и при квантовомеханическом описании движения электронов в кристаллической решётке. Взаимодействие электрона с периодическим электромагнитным полем решётки при этом учитывается введением понятия эффективной массы.

Ускорение, скорость и пройденный путь

Еще один способ найти линейное ускорение a¯ заключается в исследовании процесса движения тела по прямой траектории. Такое движение принято описывать такими характеристиками, как скорость, время и пройденный путь. В этом случае ускорение понимается как скорость изменения самой скорости.

Для прямолинейного перемещения объектов справедливы следующие формулы в скалярной форме:

1) aM = dv/dt;

2) acp = (v2-v1)/(t2-t1);

3) acp = 2*S/t2

Первое выражение представляет собой мгновенное ускорение, оно определяется как производная скорости по времени.

Вторая формула позволяет рассчитать среднее ускорение. Здесь рассматривается два состояния движущегося объекта: его скорость в момент v1 времени t1 и аналогичная величина v2 в момент времени t2. Время t1 и t2 отсчитывается от некоторого начального события. Отметим, что среднее ускорение характеризует в общем эту величину на рассмотренном временном промежутке. Внутри же него значение мгновенного ускорения может изменяться и значительно отличаться от среднего acp.

Третья формула ускорения в физике дает возможность определять также acp, но уже через пройденный путь S. Формула справедлива, если тело начинало движения с нулевой скорости, то есть когда t=0, v=0. Этот тип движения называют равноускоренным. Его ярким примером является падение тел в поле гравитации нашей планеты.

Импульс силы

Далее в статье будет представлена формула второго закона Ньютона, которая фигурирует во всех современных учебниках по физике. Тем не менее изначально сам создатель этой формулы приводил ее в несколько ином виде.

При постулировании второго закона Ньютон отталкивался от первого. Его математически можно записать через величину количества движения p¯. Она равна:

p¯ = m*v¯.

Количество движения является векторной величиной, которая связана с инерционными свойствами тела. Последние определяются массой m, которая в приведенной формуле является коэффициентом, связывающим скорость v¯ и количество движения p¯. Отметим, что две последние характеристики представляют собой векторные величины. Они направлены в одну и ту же сторону.

Что будет происходить, если на тело, имеющее количество движения p¯, начнет действовать некоторая внешняя сила F¯? Правильно, количество движения изменится на величину dp¯. Причем эта величина будет тем больше по модулю, чем дольше действует сила F¯ на тело. Этот установленный экспериментально факт позволяет записать следующее равенство:

F¯*dt = dp¯.

Эта формула является 2-м законом Ньютона, представленным самим ученым в своих работах. Из нее следует важный вывод: вектор изменения количества движения всегда направлен так же, как вектор силы, вызвавшей это изменение. В этом выражении левая часть называется импульсом силы. Это название привело к тому, что саму величину количества движения часто называют импульсом.

Формула коэффициента пропорциональности μ

В формуле, описывающей процесс приложения F тр. к любому телу, принимает участие коэффициент пропорциональности. Он выражается исключительно числами и почти при любых обстоятельствах меньше единицы. Это величина, зависящая от материала взаимодействующих объектов и от степени обработки их поверхностей.

μ =FN .

Данную формулу можно вывести через массу и ускорение свободного падения:


μ =Fmg, где замена N происходит ранее описанным способом.

Трение повинуется третьему закону Ньютона, так как является разновидностью взаимодействия. А конкретно, если F тр. действует на один из объектов, то такая же в точности сила по модулю, но устремленная противоположно оказывает воздействие и на второе тело. Все силы противодействия возникают как результат молекулярного и атомного взаимодействия трущихся тел.

В заключение приведены слова Шарля Гийом (1861−1938): «Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиною с каменную глыбу или малы, как песчинка, никогда не удержатся одно на другом: все будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкому».

Тормозной путь и масса: легенды и заблуждения

10/06/2016 в Ликбез 1 261

У какого автомобиля больше тормозной путь — у груженого под завязку или у пустого? Больше половины людей ответят, что у груженого. А на как обстоят дела на самом деле?

Для начала придется окунуться в «школьные годы чудесные», а именно — в физику за 6-й класс. Раздел «Силы трения». Окунаться будем не глубоко, по щиколотку. Итак, смотрим на картинку. Перед нами — одноглазый Билли Бонс за рулем Фольксвагена. Он что-то увидел на дороге и вовсю тормозит. С точки зрения физики, и Фольксваген, и Билли Бонс — все это вместе называется «тело». На это тело действуют силы. Это сила тяжести, которая прижимает тело к земле mg, сила реакции опоры N, которая ей противодействует. Эти силы в простейшем случае, на горизонтальной поверхности, равны и направлены в разные стороны, а их равнодействующая равна нулю. Кроме них на движущееся тело действует еще одна сила — сила трения Fтр. Сила трения зависит от силы реакции опоры и коэффициента трения, она прямо пропорциональна им. А если точнее, равна просто их произведению: Fтр. = μN. Но сила реакции опоры равна массе тела, умноженной на ускорение свободного падения g: N = mg. Подставим значение N в формулу силы трения:Fтр. = μmg

Поскольку на всей планете Земля ускорения свободного падения одинаковое, то делаем вывод, что сила трения зависит от коэффициента трения и массы тела, и больше ни от чего.

Если на дело действует какая-то сила, оно начинает ускоряться (напомним, что с точки зрения физики торможение — тоже ускорение, только с обратным знаком). Согласно второму закону Ньютона, это сила равна произведению массы на ускорение: F = ma Значит, ускорение равно a = F / m. На наше тело действует единственная сила — сила трения (равнодействующая остальных равна нулю, значит, они не оказывают влияния). Значит,a = Fтр./m, то есть ускорение (замедление торможения) равно силе трения, деленной на массу Билли Бонса и его Фольксвагена. Но сила трения равна Fтр. = μmg. Подставим это значение в нашу формулу:а = μmg/m. Масса, деленная на эту же массу, сокращается. Значит, а = μg Итак, ускорение (в нашем случае — это интенсивность торможения) зависит только от коэффициента трения! Какая бы ни была масса тела, она у нас сокращается, то есть чем больше масса, тем больше будет и сила трения, причем точно на эту же самую величину.

Вроде бы уже все ясно. Но нам надо решить задачу до конца и вычислить тормозной путь. Это просто. Ускорение а равно скорости V, деленной на время ta = V / t Тогдаt = V / a = V / μg

Согласно Закону равноускоренного движения, расстояние S равно:S = at2 / 2 ТогдаS = μg (V / μg)2 / 2 = (V2 / μg) / 2 = V2 / 2μg

Итак,

Тормозной путь зависит только от скорости и коэффициента трения, и не зависит от массы автомобиля.

Ну а поскольку ускорение свободного падения — величина постоянная, и равна 9.81 м/с2, то упрощенно можно считать так:S = V2 / 20μ

Так гласят незыблимые законы физики. Но если заглянуть в характеристики автомобилей, легко обнаружить, что у грузовиков тормозной путь больше, чем у легковушек. Выходит, они нарушают эти самые незыблимые законы? Конечно, нет. Для того, чтобы разобраться в этом, придется выйти далеко за пределы элементарной физики и детально знакомиться со свойствами тормозных систем (в частности, в разнице работы между «легковой» гидравлической и «грузовой» пневматической — а они разные), а также — в работе шины. В частности, в зависимости коэффициента трения шины от ее температуры, и, самое главное, от того, в какой момент начнется плавление резины. Чем раньше шина начнет плавится — тем больше будет тормозной путь. А раньше начнет плавиться та шина, которая сильнее прижимается к асфальту. То есть — шина грузовика. Тем не менее, в самом общем случае, когда скорости разумные, тормозной путь конкретного автомобиля не будет зависеть от того, насколько он нагружен. Не верьте тем людям, которые утверждают, что у сильно загруженного автомобиля он больше. Он такой же точно, как у пустого.

Сила, масса и ускорение

Теперь получим общепринятую формулу рассматриваемого закона классической механики. Для этого подставим в выражение в предыдущем пункте величину dp¯ и поделим обе части равенства на время dt. Имеем:

Производная скорости по времени — это линейное ускорение a¯. Поэтому последнее равенство можно переписать в виде:

Таким образом, действующая на рассматриваемое тело внешняя сила F¯ приводит к появлению линейного ускорения a¯. При этом вектора этих физических величин направлены в одну сторону. Это равенство можно прочитать наоборот: масса на ускорение равна силе, действующей на тело.

Об этой статье

wikiHow работает по принципу вики, а это значит, что многие наши статьи написаны несколькими авторами. При создании этой статьи над ее редактированием и улучшением работали, в том числе анонимно, 28 человек(а). Количество просмотров этой статьи: 136 119.

Категории: Образование и коммуникации | Физика

English:Calculate Acceleration

Español:calcular la aceleración

Português:Calcular a Aceleração

Italiano:Calcolare l’Accelerazione

Deutsch:Die Beschleunigung berechnen

中文:计算加速度

Français:calculer l’accélération

Bahasa Indonesia:Menghitung Percepatan

Nederlands:Versnelling berekenen

ไทย:คำนวณความเร่ง

Tiếng Việt:Tính gia tốc

العربية:حساب العجلة

한국어:가속도 계산하기

Türkçe:İvme Nasıl Hesaplanır

हिन्दी:त्वरण की गणना करें

Печать

Понятие об ускорении через второй закон Ньютона

Если на некоторое физическое тело массой m действует внешняя сила F¯, то при отсутствии других воздействий на него, можно записать следующее равенство:

F¯ = m*a¯

Здесь a¯ — векторная величина, получившая название линейного ускорения. Как видно из формулы, оно прямо пропорционально внешней силе F¯, поскольку массу тела можно считать величиной постоянной при скоростях намного меньших скорости распространения электромагнитных волн. Кроме того, вектор a¯ совпадает по направлению с F¯.

Приведенное выражение позволяет записать первую формулу ускорения в физике:

a¯ = F¯/m или a = F/m

Здесь второе выражение записано в скалярной форме.

Задачи на Законы Ньютона с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на Законы Ньютона с решениями».

Задача № 1.  Какое ускорение приобретет тело массой 500 г под действием силы 0,2 Н?

Задача № 2.  Сила 30 Н сообщает телу ускорение 0,4 м/с. Какая сила сообщит тому же телу ускорение 2 м/с2 ?

Задача № 3.  Какую скорость приобретает тело массой 3 кг под действием силы, равной 9 Н, по истечении 5 с?

Задача № 4.  Сколько времени потребуется автомобилю массой 700 кг, чтобы разогнаться из состояния покоя до скорости 72 км/ч, если сила тяги двигателя 1,4 кН?

Задача № 5.  Поезд массой 500 т, трогаясь с места, через 25 с набрал скорость 18 км/ч. Определите силу тяги.

Задача № 6.  Под действием постоянной силы, равной 10 Н, тело движется прямолинейно так, что зависимость координаты тела от времени описывается уравнением х = 3 — 2t + t2. Определите массу тела.

Задача № 7.  Скорость тела массой 2 кг изменяется со временем так, как представлено на графике рисунка. Найдите силу, действующую на каждом этапе этого движения. Определите по графику, на каком этапе движения тело прошло наибольший путь.

Задача № 8. (повышенной сложности)  Начальная скорость тела, находящегося в точке А, равна нулю. В течение 8 с на тело действует постоянная сила. Затем направление силы изменяется на противоположное, а модуль остается прежним. Через какое время от начала движения тело вернется в точку А?

Задача № 9. (повышенной сложности)  Самолет массой 14 т, пройдя по взлетной полосе путь 600 м, приобретает необходимую для отрыва от поверхности Земли скорость 144 км/ч. Считая движение равноускоренным, определите время разгона, ускорение и силу, сообщающую самолету это ускорение.

Задача № 10.   ОГЭ  Вагон массой m = 20 т движется равнозамедленно с ускорением а = 0,3 м/с2 и начальной скоростью v= 54 км/ч. Найти силу торможения, действующую на вагон, время его движения до полной остановки и путь, пройденный за это время.

Задача № 11.    ЕГЭ  Два тела массами m1 = 1 кг и m2 = 2 кг, находящиеся на гладкой горизонтальной поверхности, связаны нерастяжимой нитью. Ко второму телу в горизонтальном направлении приложена сила F = 10 Н. Найти ускорение а, с которым движутся оба тела, и силу Т натяжения нити.

Раздел механики, изучающий законы Ньютона, называется динамикой. Если при изучении кинематики рассматривается вопрос: как тело движется (равномерно, равноускоренно и т. д.), то динамика дает ответ: почему тело движется так, а не иначе.

Если . Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело сохраняет свою скорость неизменной, если на него не действуют другие тела (или их действие скомпенсировано), (или равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю).


Если Если на тело действует постоянная сила (или несколько сил), то тело движется с постоянным ускорением. Причем ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе. Вектор ускорения сонаправлен с вектором равнодействующей сил.

При решении простых задач, где на тело действует только одна сила, можно применять формулу сразу. Если же на тело действует несколько сил, то нужно делать чертеж и геометрическим путем определять направление равнодействующей сил.

Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.

  1. Силы появляются парами.
  2. Силы одной природы.
  3. Силы приложены к разным телам, поэтому не могут уравновешивать друг друга.

Например, Земля притягивает к себе тело массой 1 кг с силой 9,8 Н. Камень точно с такой же силой притягивает к себе Землю. Однако ускорения эти тела приобретают различные, так как у них разные массы. Камень получает большое ускорение вследствие своей малой массы, а Земля получает мизерное ускорение вследствие своей огромной массы.

Задачи на Законы Ньютона повышенной сложности — это задачи на движение тела под действием нескольких сил: по наклонной плоскости, движение связанных тел и т. д.

Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на Законы Ньютона с решениями». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к теме: ЗАДАЧИ на применение Закона всемирного тяготения
  • Посмотреть конспект по теме ДИНАМИКА: вся теория для ОГЭ (шпаргалка)
  • Вернуться к списку конспектов по Физике.
  • Проверить свои знания по Физике.

Равнодействующая сила

Иногда на тело действуют несколько сил. Тогда при описании его движения вводится понятие равнодействующей силы.

Определение

Равнодействующая сила — векторная сумма всех сил, действующих на тело одновременно.

R = F1 + F2 + F3 + …

В этом случае второй закон Ньютона формулируется так:

Второй закон Ньютона через равнодействующие силы

Если на тело действует несколько сил, но их равнодействующая R будет равна произведению массы на ускорение этого тела.

ma = R = F1 + F2 + F3 + …

Правила сложения сил и их проекций

Сложение двух сил, направленных вдоль одной прямой в одну сторону

Если F1↑↑F2, то:

R = F1 + F2

Равнодействующая сила сонаправлена с обеими силами.

Сложение двух сил, направленных вдоль одной прямой во взаимно противоположных направлениях

Если F1↑↓F2, то:

R = |F1– F2|

Равнодействующая сила направлена в сторону направления большей по модулю силы.

Сложение двух сил, перпендикулярных друг к другу

Если F1 перпендикулярна F2, то равнодействующая сила вычисляется по теореме Пифагора:

Сложение двух сил, расположенных под углом α друг к другу

Если F1 и F2 расположены под углом α друг к другу, равнодействующая сила вычисляется по теореме косинусов:

Сложение трех сил

Способ сложения определяется правилами сложения векторов. В данном случае:

Сложение проекций сил

Проекция на ось ОХ:

F1x + F2x – F3x = 0

Проекция на ось OY:

F1y – F2y = 0

На что же влияет масса?

Масса машины влияет на нагрев шин и тормозов

В первую очередь, масса влияет на нагрев шин и тормозных механизмов. Чем больше масса автомобиля, тем большей кинетической энергией он обладает и тем больше работы нужно совершить тормозам, чтобы остановить машину. Но запас «прочности» любых тормозов конечен и рассчитан производителем любой машины на штатные условия эксплуатации. Если мы возьмем Peugeot 107 и 10 раз подряд на асфальте затормозим «в пол», разогнав его до максимальной скорости, то спалим тормоза заживо. Или если мы бросим ему в багажник и салон пяток мешков с цементом, а на крышу поместим холодильник, то теоретически тормозной путь не должен измениться. Но штатные тормоза маленького Пыжика не рассчитаны на такую загрузку машины и, вероятно, не справятся с задачей — перегреются. Из-за чего тормозной путь увеличится.

Так что имейте в виду, масса автомобиля не влияет на тормозной путь, если автомобиль исправен, используется в условиях, для которых создавался производителем, и загружен не более разрешенного производителем. Если же вы будете насиловать машину, тормоза могут не выдержать, и тогда не только масса, но и сила дыхания пассажиров будет влиять на тормозной путь :)))

Масса машины влияет на ощущение педали тормоза

Масса также сильно влияет на тормозные свойства машины. Но она влияет не на длину тормозного пути, а на чувствительность педали тормоза и на наши ощущения при этом. Машине все равно, сколько лишних килограммов ей нагрузили, она в любом случае способна на один и тот же экстренный тормозной путь, если выдержат тормоза. А водителю субъективно сложнее, потому что непривычно сильнее давить на педаль.

Еще можно сказать так: тормозной путь нагруженной машины увеличивается пропорционально массе при одном и том же перемещении педали тормоза. Но на предельные возможности машины масса не влияет. И при включении АБС одна и та же машина, будучи пустой или нагруженной, пройдет один и тот же путь до остановки. Понятно, что сравниваем на одной и той же дороге и начинаем тормозить на одной и той же скорости.

Или обратная ситуация: Бронированная Ауди А8 массой тонны 3-4 разгоняется до сотни куда быстрее, чем, скажем, Ока, которая весит килограммов 800, наверное. Тяжелее в разы, а разгоняется быстрее. Это же никого не удивляет??? Конечно, все понимают, что масса не играет окончательную роль – поставь движок мощнее и полетит твоя масса, как пуля. А торможение – это ускорение со знаком минус, и здесь все аналогично. Вместо более мощного движка нажми на педаль тормоза сильнее, если машина стала тяжелее, и тормозной путь не изменится. А если еще более тяжелой – нажми еще сильнее, я еще более тяжелой – нажми еще сильнее, предела нет. Пока колодки не сгорят 🙂

Место второго закона Ньютона в классической механике

Вам будет интересно:Технологический детерминизм: понятие, основные концепции, теория


Классическая механика основывается на трех столпах — трех законах Исаака Ньютона. Первый из них описывает поведение тела, если на него не действуют внешние силы, второй описывает это поведение, когда такие силы возникают, наконец, третий закон — это закон взаимодействия тел. Второй закон недаром занимает центральное место, поскольку он связывает первый и третий постулаты в единую и стройную теорию — классическую механику.

Еще одной важной особенностью второго закона является то, что он предлагает математический инструмент для количественного описания взаимодействия — это произведение массы на ускорение. Первый и третий же законы используют второй закон, чтобы получить количественную информацию о процессе действия сил

Основное утверждение механики

Для описания движения тела можно взять любую систему отсчета. Обычно для этого используется система отсчета, связанная с Землей. Если какое-то тело меняет свою скорость, рядом с ним всегда можно обнаружить другое тело, которое на него действует. Так, если поднять камень и отпустить, он не останется висеть в воздухе, а упадет вниз. Следовательно, на него что-то подействовало. В данном случае сама Земля притянула камень к себе. Отсюда следует основное утверждение механики:

Основное утверждение механики

Изменение скорости (ускорение) тела всегда вызывается воздействием на него других тел.

Согласно утверждению, если на тело не действуют никакие силы, его ускорение будет нулевым, и оно будет либо покоиться, либо двигаться равномерно и прямолинейно (с постоянной скоростью).

Но в нашем мире мы не всегда это наблюдаем. И этому есть объяснение. Если тело покоится, оно действительно не меняет свою скорость. Так, мяч лежит на траве до тех пор, пока его не пнут. После того, как его пнут, он начинает катиться, но затем останавливается. Пока мяч катится, к нему больше не прикасаются. Казалось бы, согласно основному утверждению механики, мяч должен катиться вечно. Но этого не происходит, потому что на мяч действует сила трения, возникающая между его поверхностью и травой.

Свободное тело — тело, на которое не действуют другие тела. Свободное тело либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно.

Второй закон Ньютона

В примере с автобусом видно, что пассажиры стараются сохранить свою скорость относительно Земли — инерциальной системы отсчета. Такое явление называется инерцией.

Инерция — явление, при котором тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Инертность — физическое свойство, заключающееся в том, что любое тело оказывает сопротивление изменению его скорости (как по модулю, так и по направлению).

Не все тела одинаково инертны. Вы можете взять мячик и придать ему большое ускорение. Но вы не можете придать такое же ускорение гире, хотя она обладает похожим размером. Но мячик и гиря различаются между собой массой.

Масса — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела. Чем больше масса, тем больше инертность тела.

Масса обозначается буквой m. Единица измерения массы — кг. Прибор для измерения массы — весы.

Чтобы придать одинаковую скорость двум телам с разной инертностью, к телу с большей инертностью придется приложить больше силы. Попробуйте сдвинуть с места стол, а затем — шкаф. Сдвинуть с места стол будет проще.

Если же приложить две одинаковые силы к телам с разной инертностью, будет видно, что тело с меньшей инертностью получает большее ускорение. Если приставить к пружине теннисный шарик, а затем сжать ее и резко отпустить, шарик улетит далеко. Если вместо теннисного шарика взять железный, он лишь откатится на некоторое расстояние.

Описанные выше примеры показывают, что между силой, прикладываемой к телу, и ускорением, которое оно получает в результате прикладывания этой силы, и массой этого тела есть взаимосвязь. Она раскрывается во втором законе Ньютона.

Второй закон Ньютона

Сила, действующая на тело, равна произведению массы этого тела на ускорение, которое сообщает эта сила.

F = ma

где F — сила, которую прикладывают к телу, a — ускорение, которое сообщает эта сила, m — масса тела

Сила — количественная мера действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорения.

Сила — векторная физическая величина. Обозначается F. Единица измерения — Н (Ньютон). Прибор для измерения силы — динамометр.

Пример №1. Определить, с какой силой действует Земля на яблоко, если, упав с ветки, оно получило ускорение 9,8 м/с2. Масса яблока равна 200 г.

Сначала переведем массу яблока в кг. 200 г = 0,2 кг. Теперь найдем силу, действующую на яблоко со стороны Земли, по второму закону Ньютона:

F = ma = 0,2 ∙ 9,8 = 1,96 (Н)

Первый закон Ньютона

Исаак Ньютон, изучая движение тел, заметил, что относительно одних систем отсчета свободные тела сохраняют свою скорость, а относительно других — нет. Он разделил их на две большие группы: инерциальные системы отсчета и неинерциальные. В этом кроется первый закон динамики.

Первый закон Ньютона

Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тела движутся равномерно и прямолинейно или находятся в состоянии покоя, если на них не действуют другие тела или их действие компенсировано.

Примером инерциальной системы отсчета служит система отсчета, связанная с Землей (геоцентрическая). Другой пример — гелиоцентрическая система отсчета (связанная с Солнцем).

Неинерциальная система отсчета — система отсчета, в которой тела могут менять свою скорость при отсутствии на них действия других тел.

Физика — это просто!

МЕХАНИКА
· Измерения. Системы измерений · Перемещение · Скорость · Ускорение · Нестандартные связи · Векторы · S, V, a — векторные величины · Первый закон Ньютона · Второй закон Ньютона · Третий закон Ньютона · Гравитация · Трение · Свободное падение · Вращательное движение · Закон всемирного тяготения · Работа · Энергия · Импульс · Закон сохранения импульса · Измерение скорости с помощью ЗСИ · Параметры вращательного движения · Вращательное движение и векторы · Момент силы · Условие равновесного состояния · Вращательное движение и 2 закон Ньютона · Момент инерции протяженного объекта · Энергия и работа при вращательном движении · Момент импульса · Закон Гука · Простое гармоническое движение · Энергия гармонического движения · Маятниковое движение
ТЕРМОДИНАМИКА
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
ФИЗИКА-ВУЗ

С этим читают