13-б. Первый закон Ньютона

      § 13-б. Первый закон Ньютона

В предыдущей теме мы изучали движение тел без рассмотрения причин, его вызывающих или ему препятствующих. Теперь изучим движение с учётом таких причин – влиянием других тел. Проделаем опыт (см. рисунок).

Позволим тележке скатиться на стол с горкой песка. Въехав в песок, тележка увязнет в нём и остановится. Затем разровняем песок и вновь пустим тележку. На этот раз её скорость будет уменьшаться заметно медленнее. Если же совсем убрать песок, то уменьшение скорости тележки будет едва заметно.

На тележку перестал действовать песок, однако по-прежнему действует сила тяготения Земли и сила упругости стола. Чтобы уменьшить их влияние, поместим тележку в космический корабль и перелетим на Марс, где сила тяжести слабее (см. § 3-г). Поэтому скорость тележки будет уменьшаться ещё медленнее. Теперь перелетим на Луну, где сила тяжести совсем мала: скорость тележки будет уменьшаться совсем медленно.

Если сила тяжести станет нулевой, то исчезнет и «ответная» сила упругости. Тогда тележка, как и любое свободное тело, на которое не действуют другие тела, будет двигаться с постоянной скоростью бесконечно долго. Итак, всякое тело, свободное от действия других тел, сохраняет свою скорость неизменной – гласит первый закон Ньютона.

Он указывает нам, что если тело движется с некоторой скоростью, то оно и будет продолжать двигаться с той же скоростью, пока действие другого тела не заставит его изменить быстроту и/или направление движения. Кроме того, если тело покоится (то есть скорость равна нулю), то оно и будет продолжать покоиться (то есть скорость останется прежней) до тех пор, пока действие другого тела не приведёт его в движение.

Движение свободного тела называют движением по инерции, а сохранение им скорости называют инерцией. Это явление сохранения скорости свободным телом не следует путать со свойством инертности. Оно относится к несвободным телам, то есть таким, на которые действуют другие тела, и заключается в том, что для изменения скорости тела всегда требуется а) другое тело, действующее на изучаемое тело, и б) время, причём, тем большее, чем больше масса изучаемого тела (см. § 2-б).

Вспомним, что скорость одного и того же тела может быть разной с точки зрения разных наблюдателей (см. § 12-б). Другими словами, можно найти такую систему отсчёта, в которой свободное тело не будет сохранять свою скорость постоянной. Например, если в момент, когда тележка едет вперёд по столу в стоящем поезде, он начнёт движение вперёд, то тележка «ни с того ни с сего» покатится назад (см. рисунок). То есть, первый закон Ньютона выполняется не всегда – не во всех системах отсчёта.

Забегая вперёд, скажем, что в таких системах отсчёта не выполняются и второй, и третий законы Ньютона, а также и некоторые другие законы. Именно для того и нужен первый закон – определить, можно ли в выбранной системе отсчёта пользоваться остальными законами динамики.

Системы отсчёта, в которых справедлив первый закон Ньютона, называют инерциальными системами отсчёта. Поэтому первый закон Ньютона называют законом инерции и формулируют так: существуют инерциальные системы отсчёта, относительно которых тела сохраняют скорость постоянной, если на них не действуют другие тела.

Для изучения движений земных тел систему отсчёта «наблюдатель на Земле» вполне можно считать инерциальной. Расчёты, сделанные в ней, довольно точно описывают движения тел. Наблюдения показывают, что если мы выбрали одну инерциальную систему отсчёта, то другие системы, которые покоятся или движутся прямолинейно и равномерно относительно неё, тоже будут инерциальными. Это значит, что и в таких системах все расчёты будут точно описывать наблюдаемые движения тел.

Источник

Поделитесь с другими:

Если материал понравился Вам и оказался для Вас полезным, поделитесь им со своими друзьями!

Читать по теме:

Интересные статьи: