Первый закон Ньютона

Видео: Физика 9 класс - Первый закон Ньютона

Значительное количество открытий в области физики были совершены сотни лет назад, удивительным образом не теряя актуальности по сей день. И если положения молекулярной и квантовой физики продолжают дополняться, а сами научные разделы - развиваться, то в механике уже вряд ли откроют что-то новое.

Всем известно, что механика как раздел физики делится на динамику и кинематику. При этом, кинематика описывает и изучает само движение, а динамика - причины его возникновения.

Основными постулатами, объясняющие причины возникновения и продолжения движения, по сей день по праву считаются законы динамики Ньютона, вклад которого в развитие этого раздела физики переоценить трудно. Именно он ввел такие понятия, как "масса", "инерция", "время" и многие другие. Однако наиболее известен Исаак Ньютон благодаря Законам, которые позволяют описать движение и принципы взаимодействия тел.

Видео: 1.2.1 Первый закон Ньютона. Динамика

Один из основных его законов носит название Закон инерции, или Первый закон Ньютона.Формулировка его провозглашает существование таких систем отсчета, относительно которых скорость тела остается постоянной и не изменяется, если при этом на него не действуют другие поля или тела. Отсюда можно сделать два вывода: во-первых, для того, чтобы тело изменило траекторию движения, чтобы оно вообще изменило свое положение, да даже для того, чтобы оно сохраняло свое положение , должна быть приложена некая сила. Сам по себе стакан со стола не соскочит: его нужно либо взять, либо толкнуть, либо пошатнуть стол. Однако без дополнительного воздействия стоящий на столе стакан будет продолжать свое прямолинейное движение с постоянной скоростью. Почему? Ведь он стоит?

Здесь мы вплотную подошли к второму выводу, который позволяет сделать Первый закон Ньютона. Одно и то же тело может одновременно как находиться в движении, так и пребывать в состоянии покоя. Вопрос лишь в в том, в какой системе отсчета рассматривать то или иное его состояние. Тот же пример со стаканом: относительно стола стакан неподвижен, относительно наблюдателя - также. В общем, относительно любых системы отсчета, связанных с Землей, стакан в данном примере останется неподвижным. Однако расширим угол зрения: относительно птицы, пролетающей над стаканом, он будет продолжать движение по прямой со скоростью движения Земли. А птица, строго говоря, в ситуации полета не принадлежит системе отсчета Земля. Более бесспорная ситуация, но не более наглядная: движение стакана относительно Юпитера. Стакан относительно системы отсчета Юпитера движется, т.к. движется со скоростью Земли. И в ее системе отсчета неподвижен.

Научно вывод, который позволяет сделать Первый закон Ньютона, звучит следующим образом: системы отсчета, относительно которых тело при отсутствии внешних воздействий движется прямолинейно и равномерно, называют инерциальными системами отсчета. В описанной выше ситуации инерциальной системой отсчета для стакана будет стол. Однако он находится на полу, пол - в доме, дом - на Земле. Вообще говоря, все системы отсчета, связанные с Землей, принято считать инерциальными. Существует, правда, небольшая оговорка: в связи с тем, что Земля вращается вокруг своей оси, полностью Первый закон Ньютона выполнен быть не может. Падающее тело, строго говоря, падает не вертикально (траектория его движения не соответствует прямой), а с небольшим отклонением на восток. Однако такими "отклонениями" в современной физике принято пренебрегать для упрощения расчетов.

Осмыслив все сказанное выше, можно легко понять заявление о том, что все находится в движении и все относительно. Состояние покоя означает не отсутствие движение, а ровно наоборот - прямолинейное равномерное движение с постоянной скоростью.