Закони Ньютона

Динаміка розглядає рух тіл з урахуванням сил, що діють на ці тіла.

В основі класичної динаміки є три закони англійського вченого І.Ньютона (1643–1727), сформульовані шляхом узагальнення експериментальних даних у його книзі “Математичні принципи натуральної філософії” (1687).

Перший законНьютона: інерціальні системи існують. В інерціальних системах відліку точкове тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, доки вплив інших тіл не виведе його з цього стану (тобто якщо на нього не діють інші тіла або дія цих тіл компенсується).

Під абсолютно твердим тілом, тобто тілом, що має реальні розміри, розуміють систему точкових тіл, що не зміщуються одне відносно одного.

Iнерціальні системи відліку – це системи відліку, що рухаються відносно гіпотетичної нерухомої системи відліку рівномірно та прямолінійно. Гіпотетичною нерухому систему відліку назвали тому, що абсолютно нерухомої системи відліку не існує. Зокрема, нерухомими можна вважати системи, жорстко пов’язані з віддаленими від нас об’єктами, наприклад, зорями на небі.

Властивість тіл зберігати стан спокою або рівномірного прямолінійного руху називають інерцією.

Досліди доводять, що однакові впливи породжують різні прискорення тіл, тобто значення прискорення залежить від якоїсь властивості тіл. Цю властивість характеризують фізичною величиною маса, що є мірою інертності тіла. Тому її ще називають інертною масою. Це позитивна скалярна величина, яка є адитивною, тобто маса тіла дорівнює сумі мас його частин.

Масу тіла визначають порівнянням з еталонним платиново-іридієвим циліндром, який зберігається в Парижі і названий кілограмом.

“Вплив інших тіл” з першого закону Ньютона називають силою. Сила– це фізична величина, що характеризує взаємодію тіл, унаслідок якої вони набувають прискорення. Сила має напрям, тому це векторна величина. Одиниця вимірювання сили – ньютон [Н].

Другий законНьютона: прискорення , яке тіло отримало під дією сили , напрямлене так само, як сила, а за значенням прямо пропорційне до сили й обернено пропорційне до маси m тіла:

. (1.1)

Звідси . Тому 1 Н – це сила, яка тілові масою 1 кг надає прискорення 1 м/с².

Співвідношення між силами, з якими взаємодіють два тіла між собою, описує третій законНьютона (рис. 1.1): два тіла діють одне на одне з однаковими за значенням і протилежними за напрямом силами, які напрямлені вздовж однієї прямої:

, (1.2)

де – сила, що діє на перше тіло з боку другого; – сила, що діє на друге тіло з боку першого. Одну з цих сил називають силою дії, іншу – силою протидії.