Закони Ньютона - це сукупність трьох законів, які пояснюють динаміка руху тіл, разом вони складають основу класична механіка. Вони були створені Ісааком Ньютоном і опубліковані в 1687 р. У його книзі "Математичні принципи натурфілософії".
Ці закони пояснюють причини, що змінюють стан руху тіла. Тіло може знаходитися в рівновазі або рухатися з певним прискоренням.
Існує два стани рівноваги: статичний і динамічний. Коли тіло знаходиться в статичній рівновазі, воно перебуває в стані спокою. Коли він перебуває в динамічній рівновазі, він рухається по прямій з постійною швидкістю - рівномірним прямим рухом (MRU).
Щоб вийти зі стану рівноваги, необхідно, щоб на тіло діяла сила і воно набирало прискорення. Ми можемо розуміти силу як взаємодію двох тіл.
Перший закон Ньютона: Закон інерції
Кожне тіло залишається у стані спокою або рівномірного руху по прямій, якщо воно не змушене змінити цей стан силами, прикладеними до нього.
Закон інерції пояснює, що a тіло прагне утримувати себе в рівновазі, якщо до нього не прикладено ненульову чисту силу. Отримана сила є векторною сумою усіх сил, що діють на тіло.
Якщо сума цих сил дорівнює нулю, тобто якщо різні сили виключають одна одну, тіло залишатиметься в рівновазі: спокій або рівномірний прямолінійний рух. Якщо результуюча сила не дорівнює нулю, тіло набуває прискорення і виходить із стану рівноваги.
Відповідно до цього закону, чим більша маса тіла, тим більша його інерційність і, отже, більша сила виведення тіла із стану спокою або рівномірного прямолінійного руху.
Простим прикладом розуміння закону інерції є рухома шина, яка раптово гальмує. У цей момент люди, які стоять у транспортному засобі, будуть рухатись вперед, оскільки їхнє тіло має тенденцію продовжувати рухатися.
Навпаки трапляється, коли нерухомий транспортний засіб швидко розганяється. У цьому випадку людей, що перебувають у транспортному засобі, штовхають назад, оскільки вони, як правило, залишаються в стані спокою.
Дізнайтеся більше про Перший закон Ньютона і інертність.
Другий закон Ньютона: Фундаментальний принцип динаміки
Зміна руху пропорційна відбитковій рушійній силі і виробляється в прямолінійному напрямку, в якому ця сила застосовується.
При застосуванні a ненульова чиста сила на тілі, цей виграє прискорення і вийде з режиму спокою або рівномірного прямолінійного руху (MRU).
Прискорення, спричинене об’єктом, пропорційне зусиллю (f), прикладеному до нього. Це означає, що чим більша сила, тим більший рух тіла. З іншого боку, прискорення (а) та маса (м) обернено пропорційні, оскільки чим більша маса, тим меншим є прискорення.
Цей закон описується таким виразом:
Сила і прискорення представлені стрілкою, оскільки вони є векторними величинами, тобто мають величину, напрямок і напрямок. Відповідно до цього закону, результуюча сила виробляє прискорення в об’єкті в одному напрямку та напрямку.
Сила вимірюється в Ньютоні (N), що представляє силу, необхідну для створення 1 м / с² прискорення в 1000-грамовому тілі.
Цей закон також називається Принцип суперпозиції сил, оскільки результуюча сила обчислюється векторною сумою всіх сил, що діють на тіло.
Дізнайтеся більше про Другий закон Ньютона.
Третій закон Ньютона: Закон дії та реакції
На кожну дію завжди існує протилежна реакція однакової інтенсивності: взаємні дії двох тіл одне на одне завжди рівні і спрямовані в протилежні сторони.
Відповідно до третього закону Ньютона, коли сила діє на тіло, це тіло реагує з тією ж силою і тим самим напрямком, але в зворотному напрямку. Це означає, що якщо прикласти силу зліва направо, реакція тіла буде справа наліво.
З цього закону зрозуміло, що для виникнення сили необхідно взаємодія двох тіл, неможливо, щоб дія та реакція відбувалися в одному і тому ж тілі.
Прикладом закону дії та реакції є людина на ковзанах, що штовхає дуже важкий предмет. У цьому випадку людина рухатиметься у зворотному напрямку, і вона рухатиметься через невелику силу тертя між землею та роликовими ковзанами.
Дивіться теж Третій закон Ньютона, динаміка і міцність.