Другий і третій закон Ньютона

З досліду відому, що чим більша маса тіла, тим повільніше воно змінює свою швидкість. Отже, маса характеризує інертність тіла. Дамо визначення маси тіла. Маса — це властивість матерії, що характеризує її інертність і гравітацію. Або інакше: маса — це скалярна величина, що характеризує інерцію тіла, й називається його інертною масою. Маса тіла не залежить від місця її вимірювання. Це свідчить про те, що, на відміну від ваги, маса є властивістю самого тіла.

Другий закон Ньютона встановлює зв’язок між взаємодією тіл і зміною їх поступального руху.

Зміна руху пропорційна прикладеній силі й відбувається в тому напрямку, в якому діє сила.

Прискорення, якого набуває тіло, прямо пропорційне силі, що діє на нього, й обернено пропорційне масі цього тіла; за напрямком прискорення й сила збігаються:

Другий закон Ньютона
(1.28)

де F — сила, що діє на тіло, m — маса тіла, k — коефіцієнт пропорційності, який залежить від вибору одиниці вимірювання. Якщо всі величини, що входять до цього рівняння, виразити в одиницях тієї самої системи, то коефіцієнт k буде рівний одиниці, і рівняння (1.28) набуде вигляду:

(1.29)

Отже, чим більша маса тіла m, тим більшу силу треба до нього прикласти, щоб отримати певне прискорення а. Інакше кажучи,
чим більша маса тіла, тим воно більш інертне, тим важче змінити стан його поступального руху. Отже, маса є мірою інертності тіла в поступальному русі й служить його динамічною характеристикою.

У механіці Ньютона маса тіла вважалася постійною, незалежно від стану його руху. Однак сучасна фізика стверджує, що маса тіла збільшується зі збільшенням швидкості його руху за законом:

де m — маса тіла, що рухається зі швидкістю v; m0 — маса тіла спокою; c = 3⋅108 м/с — швидкість світла у вакуумі. Залежність маси тіла від його швидкості стає помітною лише на великих швидкостях, які можна порівняти зі швидкістю світла. Тому в класичній механіці, що вивчає рух тіл з невеликими швидкостями порівняно зі швидкістю світла, масу тіл можна вважати постійною.

На відміну від прискорення та швидкості, імпульс є характеристикою тіла, що рухається та відображає не лише кінематичну міру його руху (швидкість), а і його динамічну властивість — масу. Остання рівність дає змогу сформулювати другий закон Ньютона в іншій формі: перша похідна за часом від імпульсу тіла дорівнює прикладеній силі.

Як показує дослід, за дії на матеріальну точку кількох сил справедливий принцип незалежності дії сил: якщо на матеріальну точку діють одночасно кілька сил, то кожна з цих сил надає матеріальній точці прискорення так, якби інших сил не було.
Отже, прискорення, набуте тілом, яке рухається поступально в
результаті одночасної дії кількох сил, буде таким, як прискорення, яке виникає під дією однієї сили, яка дорівнює векторній сумі всіх прикладених сил:

(1.35)(1.36)

де n — загальна кількість сил, прикладених до тіла. Сила F = ΣFi називається головним вектором системи сил F1 ,…, Fn , або рівнодіючою (результуючою) силою.

Третій закон Ньютона

У третьому законі Ньютона йдеться про те, що сила є результатом взаємодії тіл. Його формулюють так:

дії тіл одне на одне завжди рівні і спрямовані в протилежні боки, тобто: F1 = −F2 . (1.37)

Слід зазначити, що сили F1 і F2 прикладені до різних тіл, тому вони не врівноважують одна одну.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *