Динамика

Законы Ньютона

Мякишев «Физика 10», динамика

◆

база 7–9 класса

Силы складываются векторно. Если равнодействующая равна нулю, тело покоится или движется равномерно.

Короткое напоминание3

Вдоль одной прямой: сонаправленные силы складываются, противоположные вычитаются.

Равномерное движение не требует силы — сила нужна только для изменения скорости.

Инерция: тело сохраняет скорость, пока на него не подействуют другие тела.

Существуют системы отсчёта, в которых тело сохраняет покой или равномерное прямолинейное движение, если действия других тел скомпенсированы.

Главный антиинтуитивный факт3

Равномерное движение не требует силы. Сила нужна только для изменения скорости.

«Тело движется — значит на него действует сила» — неверно. Движение по инерции силы не требует.

Тормозящий автобус — неинерциальная система: в нём тела «сами» едут вперёд, хотя ничего их не толкает.

Ускорение сонаправлено равнодействующей и обратно пропорционально массе.

m\vec{a} = \vec{F}

\vec{F}

— векторная сумма всех сил

Как им пользоваться2

Силы складываются только векторно: по правилу параллелограмма или через проекции на оси.

Сонаправлено силе именно ускорение, а не скорость. Камень в верхней точке траектории летит вверх-вбок, а ускорение направлено вниз.

⚗

Опыт в Физлабе

Законы Ньютона

Меняй силу и массу и следи за ускорением.

Тела действуют друг на друга с равными по модулю и противоположными по направлению силами. Эти силы одной природы и приложены к разным телам.

Почему они не компенсируются2

Складывать можно только силы, приложенные к одному телу. Силы третьего закона приложены к разным, поэтому в равнодействующую не входят.

Земля притягивает камень, камень притягивает Землю с той же силой. Ускорения при этом разные — из-за разницы масс.

«Силы действия и противодействия уравновешивают друг друга» — неверно. Они приложены к разным телам и никогда не складываются.

Разобранные примеры

На тело массой

4

кг, лежащее на гладком столе, действует горизонтальная сила

12

Н. Найди ускорение.разбор

Записываем второй закон в проекциях на горизонтальную ось: $F = ma$ .
$a = \dfrac{12}{4} = 3$ м/с².
Стол гладкий — трения нет, вертикальные силы уравновешены и в проекцию на горизонталь не входят.

Ответ:

3

м/с²

Лифт массой

500

кг опускается с ускорением

2

м/с². Найди силу натяжения троса (

g = 10

м/с²).разбор

Направим ось вверх. Силы: натяжение $T$ вверх, тяжесть $mg$ вниз. Ускорение направлено вниз, значит его проекция $-a$ .
$T - mg = -ma$ , откуда $T = m(g - a)$ .
$T = 500 \cdot (10 - 2) = 4000$ Н.
Проверь знак: при спуске с ускорением трос натянут слабее, чем в покое ( $5000$ Н) — сходится.

Ответ:

4000