Первый закон Ньютона
| English | Русский |
|---|---|
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | инерция |
| mass/mæs/ | масса |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | равновесные |
Рывок скатерти — посуда остается на месте
- Если быстро выдернуть скатерть, тарелки почти не сдвинутся.
- Они «стремятся» остаться там, где находятся — это нежелание изменять свое состояние движения называется инерцией.
- Первый закон Ньютона: тело сохраняет свою скорость (или находится в покое), если на него не действует равнодействующая сила.
- Находясь в покое, оно остается в покое; двигаясь, оно продолжает двигаться по прямой с постоянной скоростью.
Инерция и масса
- Инерция — это свойство объекта сопротивляться любому изменению его движения.
- Масса является мерой инерции — чем больше масса, тем сложнее разогнать, замедлить или повернуть объект.
- Загруженный грузовик гораздо труднее остановить, чем велосипед при той же скорости.
- Инерция объясняет, почему вас отбрасывает вперед при резком торможении автомобиля: ваше тело сохраняет прежнюю скорость.
Сопротивление объекта изменению своего состояния движения называется ____.
Инерция — это сопротивление, а масса — его мера.
При одинаковой скорости что труднее остановить — и, следовательно, имеет большую инерцию?
Большая масса означает большую инерцию. Тяжелый грузовик сопротивляется остановке гораздо сильнее, чем велосипед.
Скомпенсированные силы означают постоянную скорость
- Если силы, действующие на объект, скомпенсированы, равнодействующая сила равна нулю.
- Нулевая равнодействующая ⇒ нулевое ускорение ⇒ постоянная скорость (это равновесное состояние).
- «Покой» — это лишь частный случай постоянной скорости, равной нулю.
- Следовательно, для того чтобы поддерживать движение, сила не нужна — требуется только для того, чтобы изменить движение.
Скомпенсировать силы
Уменьшите приложенную силу и трение до нуля и посмотрите, как исчезнет результирующая сила — постоянная скорость.
На объект не действует результирующая сила. Что должно быть истинным для его движения?
Нулевая результирующая сила ⇒ нулевое ускорение ⇒ постоянная скорость. Покой — частный случай, когда эта скорость равна нулю.
На коробку действуют $8\ \text{N}$ вверх, $8\ \text{N}$ вниз, $5\ \text{N}$ вправо и $5\ \text{N}$ влево. Какова результирующая сила, в $\text{N}$?
Каждая пара компенсируется ($8-8=0$, $5-5=0$), поэтому результирующая сила равна $0\ \text{N}$ — коробка находится в равновесии.
Выберите все объекты, находящиеся в равновесии (нулевая результирующая сила).
Покой и движение с постоянной скоростью означают нулевую результирующую силу. Падающий мяч имеет ускорение, значит, он не в равновесии.
Скольжение вечно
- Космический аппарат далеко от звезд выключает двигатели и дрейфует дальше, не меняясь годами.
- При отсутствии трения и равнодействующей силы ничто его не останавливает — первый закон в своей чистейшей форме.
- На Земле трение и сопротивление воздуха являются «скрытыми» силами, которые в конце концов останавливают объекты.
- Уберите их (лед, космос) — и движение просто продолжится.
Движущийся объект не нуждается в постоянной силе для поддержания движения. Старая интуиция «вещи останавливаются, если не толкать их постоянно» на самом деле связана с тем, что трение тихо противодействует движению. Уберите трение, и никакое толчание вообще не понадобится.
Движущемуся объекту нужна непрерывная сила, чтобы просто поддерживать движение с постоянной скоростью.
Для поддержания постоянной скорости не нужна результирующая сила. На Земле так кажется только потому, что трение препятствует движению.
Шайба скользит по льду без трения, единственные вертикальные силы — вес, направленный вниз, и сила нормальной реакции опоры, направленная вверх.
- Эти две силы скомпенсированы, поэтому равнодействующая сила равна нулю.
- Шайба поэтому скользит постоянной скоростью вечно — никаких толчков не требуется.
Первый закон Ньютона: при нулевой равнодействующей силе тело сохраняет постоянную скорость (покой — это нулевой случай). Инерция — это сопротивление этому изменению, измеряемое массой. Движение продолжается само по себе; равнодействующая сила нужна только для того, чтобы изменить его.