Фізика 10 клас (Остапенко Т.М.)

 ДРУГИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

У курсі фізики 8-го класу Ви знайомились з поняттям маси. Ви пам'ятаєте, що

Маса - це міра інертності.

Інертність - це властивість тіла зберігати свою швидкість, коли на нього не діють інші тіла або дія тіл скомпенсована.

Нагадаємо дослід, який допоміг нам зробити ці висновки. Розглянемо взаємодію двох візків, між якими розміщена стиснута пружина у ІСВ, якою будемо вважати Землю. Слід особливо наголосити на тому, що ми розглядаємо взаємодію тіл у ІСВ, а тому, поки пружина нерухома у стиснутому стані візки не взаємодіють між собою, а тому перебувають у стані спокою.

Звільнивши пружину, ми спостерігали за рухом візків. Чим більша маса візка, тим швидкість його після звільнення пружини буде менша, таким чином ми говорили про те, що чим більша маса тіла, тим важче змінити його швидкість.

Також ми говорили про те, що при багаторазовому повторенні даного досліду і з різними видами взаємодії було встановлено, що зміна швидкості візків обернено пропорційне їх масам. Якщо масу одного з візків позначити , а модуль його зміни швидкості за час вивільнення пружини ; масу другого візка , а модуль його зміни швидкості за час вивільнення пружини , то справедливе співвідношення:

Чисельник та знаменник правої частини тотожності поділимо на час взаємодії візків з пружиною , який є однаковим для обох візків:

Ви вже знаєте, що  - прискорення тіла. З урахуванням цього, останню тотожність можна переписати так:

Також було експериментально встановлено, що дане співвідношення для певних тіл масами  та  не залежить від виду їх взаємодії. Перепишемо останнє співвідношення так:

Оскільки прискорення - це фізична величина, яка характеризує зміну швидкості тіл. А сила - це міра взаємодії тіл і причина зміни швидкості тіла, тобто причина прискорення, то можна стверджувати, що величина  - чисельно рівна силі, з якою взаємодіють тіла (в нашому випадку два візки).

 (1)

Цей зв'язок динамічних величин (сили та маси) і кінематичних (прискорення) був вперше отриманий і обґрунтований Ньютоном і носить назву другого закону Ньютона.

ДРУГИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

У ІСВ сила (рівнодійна сил) яка діє на тіло дорівнює добутку маси тіла на прискорення надане цьому тілу.

Слід особливо підкреслити, що другий закон Ньютона є наслідком першого і ні в якому разі не навпаки. Тобто, другий закон Ньютона справджується ЛИШЕ в ІСВ, існування яких постулюється першим законом Ньютона.

З другого закону Ньютона зрозумілим стає означення поняття «СИЛА»

Сила - це міра взаємодії тіл і причина зімни форми чи швидкості тіла.

З формули (1) можна також дати означення одиниць сили:

1 Н - це сила, з якою слід діяти на тіло масою 1 кг, щоб змінити його швидкість на 1 м/с за 1 с.

ЗВЕРНІТЬ УВАГУ!!! Сила - це НЕ причина швидкості тіла, а причина ЗМІНИ швидкості тіла. Якщо тіло змінює свою швидкість на однакову величину за будь-яку одиницю часу, тобто рухається із сталим прискоренням, то це означає, що на нього діє стала сила (за умови, що маса тіла теж незмінна).

З точки зору математики, з рівняння  слідує, що вектори сили  та прискорення  - колінеарні співнапрямлені і модуль вектора сили в раз більший за модуль вектора прискорення.

Отже, сила має завжди такий самий напрям, як і прискорення.

Як вам відомо з курсу 8-го класу в механіці існує три види основних сил: сила Всесвітнього тяжіння, сила пружності і сила тертя. Всі інші сили є частинними випадками основних. В подальших урокам ми більш детально ознайомимося з цими видами сил та їх частинними випадками, а зараз нагадаємо план за яким ми будемо характеризувати будь-яку силу:

ВИСНОВКИ:

ØУ ІСВ сила (рівнодійна сил) яка діє на тіло дорівнює добутку маси тіла на прискорення надане цьому тілу;

ØДругий закон Ньютона справджується ЛИШЕ в ІСВ;

ØСила - це міра взаємодії тіл і причина зімни форми чи швидкості тіла.

ØОдиниця сили в СІ - 1 Н. 1 Н - це сила, з якою слід діяти на тіло масою 1 кг, щоб змінити його швидкість на 1 м/с за 1 с.

ØВектори сили  завжди колінеарний співнапрямлений вектору прискорення  і модуль вектора сили в раз більший за модуль вектора прискорення.