Как понять Законы Ньютона?

Когда задаешь человеку вопрос про законы Ньютона, в 90% случаев можно получить примерно такой ответ: “Че то слышал на физике, вроде их несколько”. Поэтому в данной статье попробуем разобраться в их количестве и надобности.

Запомните! Всего закона три.

Суть первого закона Ньютона в том, что если на тело не действуют никакие силы, либо сумма всех сил равна нулю, то тело покоится или движется с постоянной скоростью. Состояние покоя можно рассматривать как движение с постоянной скоростью, причем эта скорость равна нулю. Нулевую скорость можно легко понять, если посмотреть на спидометр автомобиля, который стоит на месте, стрелка спидометра будет показывать 0 км/ч. Таким образом, можно записать формулу F_{равнодействующая} = 0.

Например, человек сидит на стуле, в этом случае на человека действует две силы: сила тяжести (тянет вниз) и сила реакции опоры (в стуле возникает сила, не позволяющая ему развалиться под человеком, которая направлена вверх), в итоге человек может сидеть на стуле, не проваливаясь через него. 

Другим примером является спускающийся на парашюте парашютист. В этом случае вниз действует сила тяжести, а вверх сила натяжения строп парашюта, которая возникает из-за того, что на купол парашюта действует сила сопротивления воздуха. Поэтому он спускается вниз с постоянной скоростью.

Суть второго закона Ньютона в том, что если сумма всех сил, действующих на тело (равнодействующая всех сил), не равна нулю, то тело будет двигаться с ускорением. Причем, величина ускорения будет обратно зависеть от массы данного тела (чем больше масса, тем меньше ускорение при действии одинаковой силы). Это следует понимать так: если вы пнете правой ногой сначала футбольный мяч, а потом – шар для боулинга, то мяч получит большее ускорение и улетит дальше, хотя мяч для боулинга тоже покатится, но медленно. В этом случае формула будет записана в виде: F_{равнодействующая} = ma (m – масса, a – ускорение).

Например, человек сидел на стуле, наслаждаясь действием первого закона Ньютона, но внезапно ножка стула подкосилась (сломалась). Человек во время полета до уровня пола будет ощущать всю прелесть следующего по счету (второго) закона Ньютона, так как теперь стала действовать только сила тяжести, которая не равна нулю. (F_{равнодействующая} = F_т = ma).

В качестве второго примера мы не будем представлять полет парашютиста без парашюта.

А вот третий закон обычно самый любимый: сила действия равна силе противодействия. И, хотя он самый любимый, обычно никто не понимает как такое может быть, что Земля притягивает Луну с такой же силой, как и Луна притягивает Землю (обычно Земля тянет сильнее). Но тогда ответьте на вопрос, почему, если Земля тянет сильнее, то Луна не падает на нашу родную планету, а постоянно находится на одном расстоянии? Особо продвинутые могут заявить, что Луна отдаляется от Земли со скоростью 4 см в год, но это связано с энергией вращения нашей планеты. Хотя какая разница в этом отдалении, если расстояние между Луной и Землей составляет 384 400 км. Гарантирую, в ближайшую тысячу лет она никуда не денется =).

В качестве примера можно провести эксперимент: подойти к стене и ударить в нее кулаком. По третьему закону Ньютона кулак почувствует боль из-за силы противодействия стены на кулак, которая будет абсолютно такой же как и сила удара.

Законы Ньютона – это важнейшие законы классической механики, которые позволяют записать уравнения движения тела под действием сил. Без них невозможно было бы сконструировать подъемный кран или построить ракету. Во всем, что движется на нашей планете они применимы.