-->
Ïåðâûé çàêîí Íüþòîíà. Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 1. Êèíåìàòèêà òî÷êè è òâ¸ðäîãî òåëà

 


§ 20. Ïåðâûé çàêîí Íüþòîíà

Êàêîå ÿâëåíèå íàçûâàþò èíåðöèåé?

×òî íàçûâàþò ñèñòåìîé îòñ÷¸òà?

Çàêîí èíåðöèè îòíîñèòñÿ ê ñàìîìó ïðîñòîìó ñëó÷àþ äâèæåíèÿ — äâèæåíèþ òåëà, êîòîðîå íå âçàèìîäåéñòâóåò ñ äðóãèìè òåëàìè, ò. å. äâèæåíèþ ñâîáîäíîãî òåëà.

Îòâåòèòü íà âîïðîñ, êàê æå äâèæóòñÿ ñâîáîäíûå òåëà, íå îáðàùàÿñü ê îïûòó, íåëüçÿ. Îäíàêî íåëüçÿ ïîñòàâèòü íè îäíîãî îïûòà, êîòîðûé áû â ÷èñòîì âèäå ïîêàçàë, êàê äâèæåòñÿ íè ñ ÷åì íå âçàèìîäåéñòâóþùåå òåëî, òàê êàê òàêèõ òåë íåò. Êàê æå áûòü?

Èìååòñÿ ëèøü îäèí âûõîä. Íàäî ïîìåñòèòü òåëî â óñëîâèÿ, ïðè êîòîðûõ âëèÿíèå âíåøíèõ âçàèìîäåéñòâèé ìîæíî äåëàòü âñ¸ ìåíüøèì è ìåíüøèì, è íàáëþäàòü, ê ÷åìó ýòî âåä¸ò. Ìîæíî, íàïðèìåð, íàáëþäàòü çà äâèæåíèåì ãëàäêîãî êàìíÿ íà ãîðèçîíòàëüíîé ïîâåðõíîñòè, ïîñëå òîãî êàê åìó ñîîáùåíà íåêîòîðàÿ ñêîðîñòü. (Ïðèòÿæåíèå êàìíÿ ê Çåìëå êîìïåíñèðóåòñÿ äåéñòâèåì ïîâåðõíîñòè, íà êîòîðóþ îí îïèðàåòñÿ; íà ñêîðîñòü åãî äâèæåíèÿ âëèÿåò òîëüêî òðåíèå.) Ïðè ýòîì ëåãêî îáíàðóæèòü, ÷òî, ÷åì áîëåå ãëàäêîé ÿâëÿåòñÿ ïîâåðõíîñòü, òåì ìåäëåííåå áóäåò óìåíüøàòüñÿ ñêîðîñòü êàìíÿ. Íà ãëàäêîì ëüäó êàìåíü ñêîëüçèò âåñüìà äîëãî, íå ìåíÿÿ çàìåòíî ñêîðîñòü. Íà îñíîâå ïîäîáíûõ íàáëþäåíèé ìîæíî ñäåëàòü âûâîä: åñëè áû ïîâåðõíîñòü áûëà èäåàëüíî ãëàäêîé, òî ïðè îòñóòñòâèè ñîïðîòèâëåíèÿ âîçäóõà (â âàêóóìå) êàìåíü ñîâñåì íå ìåíÿë áû ñâîåé ñêîðîñòè. Èìåííî ê òàêîìó âûâîäó ïðèø¸ë âïåðâûå Ãàëèëåé.

Ñôîðìóëèðóåì ïåðâûé çàêîí Íüþòîíà:

Ïåðâûé çàêîí Íüþòîíà:
Ñóùåñòâóþò ñèñòåìû îòñ÷¸òà, íàçûâàåìûå èíåðöèàëüíûìè, îòíîñèòåëüíî êîòîðûõ òåëî äâèæåòñÿ ïðÿìîëèíåéíî è ðàâíîìåðíî, åñëè íà íåãî íå äåéñòâóþò äðóãèå òåëà.

Ïåðâûè çàêîí, èëè çàêîí èíåðöèè, êàê åãî ÷àñòî íàçûâàþò, ôàêòè÷åñêè áûë îòêðûò Ãàëèëååì, íî ñòðîãóþ ôîðìóëèðîâêó äàë è âêëþ÷èë åãî â ÷èñëî îñíîâíûõ çàêîíîâ ìåõàíèêè Èñààê Íüþòîí.

Ýòîò çàêîí, ñ îäíîé ñòîðîíû, ñîäåðæèò îïðåäåëåíèå èíåðöèàëüíîé ñèñòåìû îòñ÷¸òà. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, îí ñîäåðæèò óòâåðæäåíèå (êîòîðîå ñ òîé èëè èíîé ñòåïåíüþ òî÷íîñòè ìîæíî ïðîâåðèòü íà îïûòå) î òîì, ÷òî èíåðöèàëüíûå ñèñòåìû îòñ÷¸òà ñóùåñòâóþò â äåéñòâèòåëüíîñòè.

Èíåðöèàëüíûå è íåèíåðöèàëüíûå ñèñòåìû îòñ÷¸òà. Äî ñèõ ïîð ñèñòåìó îòñ÷¸òà ìû ñâÿçûâàëè ñ Çåìë¸é, ò. å. ðàññìàòðèâàëè äâèæåíèå îòíîñèòåëüíî Çåìëè.  ñèñòåìå îòñ÷¸òà, ñâÿçàííîé ñ Çåìë¸é, óñêîðåíèå òåëà îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî äåéñòâèåì íà íåãî äðóãèõ òåë. Ñèñòåìà îòñ÷¸òà, ñâÿçàííàÿ ñ Çåìë¸é, ÿâëÿåòñÿ èíåðöèàëüíîé.

Èç ôîðìóëèðîâêè ïåðâîãî çàêîíà ñëåäóåò, ÷òî

Âàæíî
åñëè åñòü îäíà èíåðöèàëüíàÿ ñèñòåìà îòñ÷¸òà, òî ëþáàÿ äðóãàÿ äâèæóùàÿñÿ îòíîñèòåëüíî íå¸ ïðÿìîëèíåéíî è ðàâíîìåðíî òàêæå ÿâëÿåòñÿ èíåðöèàëüíîé.

Ïðèâåäèòå ïðèìåðû èíåðöèàëüíûõ è íåèíåðöèàëüíûõ ñèñòåì îòñ÷¸òà.

óñêîðåíèå îòíîñèòåëüíî ñòåíîê àâòîáóñà

Îäíàêî, ïîìèìî èíåðöèàëüíûõ ñèñòåì îòñ÷¸òà, åñòü è äðóãèå, â êîòîðûõ òåëî èìååò óñêîðåíèå äàæå â òîì ñëó÷àå, êîãäà íà íåãî äðóãèå òåëà íå äåéñòâóþò.

 êà÷åñòâå ïðèìåðà ðàññìîòðèì ñèñòåìó îòñ÷¸òà, ñâÿçàííóþ ñ àâòîáóñîì. Ïðè ðàâíîìåðíîì äâèæåíèè àâòîáóñà ïàññàæèð ìîæåò íå äåðæàòüñÿ çà ïîðó÷åíü, äåéñòâèå ñî ñòîðîíû àâòîáóñà êîìïåíñèðóåòñÿ âçàèìîäåéñòâèåì ñ Çåìë¸é. Ïðè ðåçêîì òîðìîæåíèè àâòîáóñà ñòîÿùèå â ïðîõîäå ïàññàæèðû ïàäàþò âïåð¸ä, ïîëó÷àÿ óñêîðåíèå îòíîñèòåëüíî ñòåíîê àâòîáóñà (ðèñ. 2.6). Îäíàêî ýòî óñêîðåíèå íå âûçâàíî êàêèìè-ëèáî íîâûìè âîçäåéñòâèÿìè ñî ñòîðîíû Çåìëè èëè àâòîáóñà íåïîñðåäñòâåííî íà ïàññàæèðîâ. Îòíîñèòåëüíî Çåìëè ïàññàæèðû ñîõðàíÿþò ñâîþ ïîñòîÿííóþ ñêîðîñòü, íî àâòîáóñ íà÷èíàåò äâèãàòüñÿ ñ óñêîðåíèåì, è ïàññàæèðû îòíîñèòåëüíî íåãî òàêæå äâèæóòñÿ ñ óñêîðåíèåì. Óñêîðåíèå ïîÿâëÿåòñÿ âñëåäñòâèå òîãî, ÷òî äâèæåíèå èõ ðàññìàòðèâàåòñÿ îòíîñèòåëüíî òåëà îòñ÷¸òà (àâòîáóñà), äâèæóùåãîñÿ ñ óñêîðåíèåì.

Ðàññìîòðèì ìàÿòíèê, íàõîäÿùèéñÿ íà âðàùàþùåìñÿ äèñêå (ðèñ. 2.7). Íèòü ìàÿòíèêà îòêëîíåíà îò âåðòèêàëè, õîòÿ ñàì îí íåïîäâèæåí îòíîñèòåëüíî äèñêà. Íàòÿæåíèå íèòè íå ìîæåò áûòü ñêîìïåíñèðîâàíî ñèëîé ïðèòÿæåíèÿ ê Çåìëå. Ñëåäîâàòåëüíî, îòêëîíåíèå ìàÿòíèêà íåëüçÿ îáúÿñíèòü òîëüêî åãî âçàèìîäåéñòâèåì ñ òåëàìè.

Ðàññìîòðèì åù¸ îäèí ìàÿòíèê, íàõîäÿùèéñÿ â íåïîäâèæíîì âàãîíå. Íèòü ìàÿòíèêà âåðòèêàëüíà (ðèñ. 2.8, à). Øàðèê âçàèìîäåéñòâóåò ñ íèòüþ è Çåìë¸é, ñèëà íàòÿæåíèÿ íèòè ðàâíà ñèëå òÿæåñòè. Ñ òî÷êè çðåíèÿ ïàññàæèðà â âàãîíå è ÷åëîâåêà, ñòîÿùåãî íà ïåððîíå, øàðèê íàõîäèòñÿ â ðàâíîâåñèè âñëåäñòâèå òîãî, ÷òî ñóììà ñèë, äåéñòâóþùèõ íà íåãî, ðàâíà íóëþ.

Êàê òîëüêî âàãîí íà÷èíàåò äâèãàòüñÿ ñ óñêîðåíèåì, íèòü ìàÿòíèêà îòêëîíÿåòñÿ (øàðèê ïî èíåðöèè ñòðåìèòñÿ ñîõðàíèòü ñîñòîÿíèå ïîêîÿ). Ñ òî÷êè çðåíèÿ ÷åëîâåêà, ñòîÿùåãî íà ïåððîíå, óñêîðåíèå øàðèêà äîëæíî áûòü ðàâíî óñêîðåíèþ âàãîíà, òàê êàê íèòü íå ðàçðûâàåòñÿ è øàðèê äâèæåòñÿ âìåñòå ñ âàãîíîì. Øàðèê ïî-ïðåæíåìó âçàèìîäåéñòâóåò ñ òåìè æå òåëàìè, ñóììà ñèë ýòîãî âçàèìîäåéñòâèÿ äîëæíà áûòü îòëè÷íà îò íóëÿ è îïðåäåëÿòü óñêîðåíèå øàðèêà.

Ñ òî÷êè çðåíèÿ ïàññàæèðà, íàõîäÿùåãîñÿ â âàãîíå, øàðèê íåïîäâèæåí, ñëåäîâàòåëüíî, ñóììà ñèë, äåéñòâóþùèõ íà øàðèê, äîëæíà áûòü ðàâíà íóëþ, îäíàêî íà øàðèê äåéñòâóþò òå æå ñèëû — íàòÿæåíèÿ íèòè è ñèëà Ðèñ. 2.8 òÿæåñòè. Çíà÷èò, íà øàðèê (ðèñ. 2.8, á) äîëæíà äåéñòâîâàòü ñèëà èí, êîòîðàÿ îïðåäåëÿåòñÿ òåì, ÷òî ñèñòåìà îòñ÷¸òà, ñâÿçàííàÿ ñ âàãîíîì, íåèíåðöèàëüíàÿ. Ýòó ñèëó íàçûâàþò ñèëîé èíåðöèè (ñì. ðèñ. 2.8, á).

 íåèíåðöèàëüíûõ ñèñòåìàõ îòñ÷¸òà îñíîâíîå ïîëîæåíèå ìåõàíèêè î òîì, ÷òî óñêîðåíèå òåëà âûçûâàåòñÿ äåéñòâèåì íà íåãî äðóãèõ òåë, íå âûïîëíÿåòñÿ.

Ìîæíî ëè ãîâîðèòü î ïðèðîäå ñèëû èíåðöèè?

Çàïîìíè
Ñèñòåìû îòñ÷¸òà, â êîòîðûõ íå âûïîëíÿåòñÿ ïåðâûé çàêîí Íüþòîíà, íàçûâàþòñÿ íåèíåðöèàëüíûìè.

Êëþ÷åâûå ñëîâà äëÿ ïîèñêà èíôîðìàöèè ïî òåìå ïàðàãðàôà.
Èíåðöèàëüíûå ñèñòåìû îòñ÷¸òà. I çàêîí Íüþòîíà. È. Íüþòîí

Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó

    1. Êàêîå óòâåðæäåíèå ñîäåðæèòñÿ â ïåðâîì çàêîíå Íüþòîíà?

    2. Êàêàÿ ñèñòåìà îòñ÷¸òà íàçûâàåòñÿ èíåðöèàëüíîé?

    3. Êàêèì îáðàçîì ìîæíî óñòàíîâèòü, ÷òî äàííàÿ ñèñòåìà îòñ÷¸òà ÿâëÿåòñÿ èíåðöèàëüíîé?

    4. Åñëè çà èíåðöèàëüíóþ ñèñòåìó îòñ÷¸òà ïðèíÿòü Çåìëþ, òî êàêèå íàäî âûáðàòü íà Çåìëå òåëà îòñ÷¸òà, ÷òîáû ñèñòåìû, ñâÿçàííûå ñ íèìè, áûëè òàêæå èíåðöèàëüíûìè?

Îáðàçöû çàäàíèé ÅÃÝ

A1. Ñèñòåìó îòñ÷¸òà, ñâÿçàííóþ ñ Çåìë¸é, áóäåì ñ÷èòàòü èíåðöèàëüíîé. Ñèñòåìà îòñ÷¸òà, ñâÿçàííàÿ ñ àâòîìîáèëåì, òîæå áóäåò èíåðöèàëüíîé, åñëè àâòîìîáèëü

    1) äâèæåòñÿ ðàâíîìåðíî ïî ïðÿìîëèíåéíîìó ó÷àñòêó øîññå
    2) ðàçãîíÿåòñÿ ïî ïðÿìîëèíåéíîìó ó÷àñòêó øîññå
    3) äâèæåòñÿ ðàâíîìåðíî ïî èçâèëèñòîé äîðîãå
    4) ïî èíåðöèè âêàòûâàåòñÿ íà ãîðó

A2.Óòâåðæäåíèå, ÷òî ìàòåðèàëüíàÿ òî÷êà ïîêîèòñÿ èëè äâèæåòñÿ ðàâíîìåðíî è ïðÿìîëèíåéíî, åñëè íà íå¸ íå äåéñòâóþò äðóãèå òåëà èëè âîçäåéñòâèå íà íåãî äðóãèõ òåë âçàèìíî óðàâíîâåøåíî,

    1) âåðíî ïðè ëþáûõ óñëîâèÿõ
    2) âåðíî â èíåðöèàëüíûõ ñèñòåìàõ îòñ÷¸òà
    3) âåðíî äëÿ íåèíåðöèàëüíûõ ñèñòåì îòñ÷¸òà
    4) íåâåðíî íè â êàêèõ ñèñòåìàõ îòñ÷¸òà

A3. íåêîòîðîé èíåðöèàëüíîé ñèñòåìå îòñ÷¸òà (ÈÑÎ) ÷àñòèöà ïîêîèòñÿ.  ëþáîé äðóãîé ÈÑÎ îíà

    1) ïîêîèòñÿ
    2) äâèæåòñÿ ïðÿìîëèíåéíî
    3) äâèæåòñÿ ñ óñêîðåíèåì
    4) ëèáî ïîêîèòñÿ, ëèáî äâèæåòñÿ ðàâíîìåðíî è ïðÿìîëèíåéíî

A4.Ïàññàæèðû, íàõîäÿùèåñÿ â àâòîáóñå, íåïðîèçâîëüíî îòêëîíèëèñü íàçàä. Ýòî ñêîðåå âñåãî âûçâàíî òåì, ÷òî àâòîáóñ

    1) ïîâåðíóë íàëåâî         3) íà÷àë òîðìîçèòü
    2) ïîâåðíóë íàïðàâî       4) íà÷àë íàáèðàòü ñêîðîñòü

A5.Ìÿ÷, ëåæàùèé íà ïîëó âàãîíà äâèæóùåãîñÿ ïîåçäà, ïîêàòèëñÿ âëåâî, åñëè ñìîòðåòü ïî õîäó ïîåçäà. Êàê èçìåíèëîñü äâèæåíèå ïîåçäà?

    1) ñêîðîñòü ïîåçäà óâåëè÷èëàñü       3) ïîåçä ïîâåðíóë âïðàâî
    2) ñêîðîñòü ïîåçäà óìåíüøèëàñü       4) ïîåçä ïîâåðíóë âëåâî

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru
<">


Ñîäåðæàíèå

interfaceType: 0, withoutIframe: true,