Объекты Сопротивляются Изменению

Закон Ньютона Первый

Объект, находящийся в покое, останется в покое, а объект, движущийся, будет продолжать двигаться с той же скоростью и в той же направлении: пока на него не действует неперекрывающаяся сила.

Эта особенность называется инерцией. Всякая вещь во Вселенной сопротивляется изменению своего движения.

Книга, лежащая на столе, будет сидеть там вечно, пока что-то не толкнет её. Хоккейная пucks, скользящая по льду без трения, скользила бы вечно в прямой линии, пока что-то не остановит её.

Это было революционно. До Ньютона люди считали, что объекты естественным образом замедляются. Ньютон понял, что замедление не является естественным: это происходит только из-за сил, таких как трение и сопротивление воздуха.

Инерция в Общедоступной Жизни

Вы Опытно Измеряете Инерцию Каждый День

Ремни безопасности существуют из-за инерции. Когда автомобиль внезапно остановился, вы не останавливаетесь вместе с автомобилем: ваше тело продолжает двигаться вперед с скоростью автомобиля. Ремни безопасности - это неравновесная сила, которая останавливает вас.

Тrick с столичным полотенцем работает из-за инерции. Тарелки находятся в покое и сопротивляются перемещению. Если вы быстро потянули полотенце, трение не имеет времени ускорить тарелки, и они остаются на месте.

Футбольный мяч на земле остается идеально неподвижным, пока кто-то не ударит его. Он не хочет двигаться, не склонен двигаться. Он полностью безразличен.

Сила равна массе умноженной на ускорение

Закон Ньютона второй

Сила равна массе умноженной на ускорение: F = ma

Это самая полезная формула во всей физике. Она говорит вам три вещи одновременно:

1. Чем больше силы вы применяете к объекту, тем больше он ускоряется (ускоряется, замедляет или меняет направление).

2. Чем больше масса объекта, тем меньше он ускоряется при той же силе.

3. Если вы знаете любые две из трех значений: силу, массу или ускорение, вы можете вычислить третье.

Масса - это количество материи, содержащейся в объекте. Она измеряется в килограммах.

Ускорение - это скорость, с которой изменяется скорость. Он измеряется в метрах в секунду в квадрате (м/с²).

Сила измеряется в Ньютонах (Н): да, единица названа в его честь.

Применение F = ma

Толчок тележкам

Представьте себе ситуацию: вы находитесь в продуктовом магазине. Вы толкаете пустую тележку для покупок, и она легко катится. Затем вы наполняете тележку тяжелыми продуктами и толкаете с той же силой.

За каждый Действие Существует Равное Противоположное Действие

Закон Ньютона № 3

Для каждого действия существует равное противодействие.

Это значит, что силы всегда возникают парами. Вы не можете толкнуть, не испытывая сопротивления.

Когда вы ходите, ваша нога толкает землю вперед, а земля толкает вас назад. Эта задняя тяга является тем, что движет вас вперед.

Когда ракета запускается, она не толкает землю или воздух. Она выбрасывает горячий газ вниз с огромной скоростью, и газ толкает ракету с равной силой: вверх.

Когда вы плывете, ваши руки толкают воду вперед, а вода толкает вас назад.

Силы всегда равны по размеру и противоположны по направлению. Всегда.

Прыжок на Земле

Мозговорот

Когда вы прыгаете, ваши ноги толкают Землю вниз. По Третьему закону Ньютона, Земля толкает вас вверх с равной силой: это и является тем, что запускает вас в воздух.

Но вот странное дело: если вы толкаете Землю вниз и Земля толкает вас вверх, то силы равны. Вы летите вверх. Значит, Земля должна двигаться вниз.

Всемирное притяжение

Закон всемирного тяготения Ньютона

Ньютон понял, что та же сила, которая заставляет яблоко падать с дерева, - это та же сила, которая удерживает Луна на орбите вокруг Земли.

Каждое тело с массой притягивает другое тело с массой. Сила притяжения зависит от двух вещей:

1. Масса: более массивные объекты тяготеют сильнее.

2. Расстояние: объекты, расположенные дальше друг от друга, тяготеют слабее. Сила уменьшается в квадрате расстояния: в два раза дальше означает четверть силы тяготения.

Вес против Массы

Масса - это количество материи, содержащейся в вас. Она не меняется, независимо от места.

Вес - это сила гравитации, действующая на вашу массу. Он изменяется в зависимости от места.

На Луне у вас будет та же масса, но в шесть раз меньше веса, потому что гравитация Луны слабее.

Почему Луна не падает?

Она падает: постоянно. Но она также движется в бок так быстро, что к моменту своего падения Земля смещается под ней. Она падает и постоянно упускает Землю. Это и есть орбита: падать и упускать Землю вечно.

Безвесомое, но не безгравитационное

Загадка космического корабля

Астронавты на Международной космической станции парятся вокруг, как будто они безвесовые. Возможно, вы уже видели эти видео: они кружатся, вода превращается в плавающие комки, и ничего не падает.

Вот сюрприз: ИСС находится на высоте около 400 км над Землей. На этой высоте гравитация все еще составляет примерно 90% от силы, действующей на поверхности.

Законы Ньютона в реальном мире

Силы в инженерии и спорте

Каждая структура, транспортное средство и спорт на Земле подчиняются законам Ньютона.

Мосты должны сбалансировать все силы, чтобы оставаться неподвижными (Первый закон). Инженеры рассчитывают вес проходимого транспорта (Второй закон) и garanty, что каждая опора отбрасывает обратно равную силу (Третий закон).

Ракеты работают исключительно по Третьему закону: выбрасывая массу в одну сторону, они ускоряются в другую. В космосе нет воздуха, против которого можно отбрасываться. Отработавший газ идет вниз; ракета идет вверх.

Спорт - это прикладная физика. Бейсбольная бита передает силу мячу (Второй закон). Спринтер, толкаясь назад от стартовых блоков, и блоки толкают его вперед (Третий закон). Хоккейный пук скользит по льду с минимальным трением, демонстрируя Первый закон.

Каждый раз, когда инженер проектирует автомобиль, мост или космический корабль, они решают уравнения Ньютона.

Физика в вашем любимом спорте

Ваш ход

Примените свои знания.