Ньютоны анхны хуулийг хаана ашигладаг. Ньютоны механикийн хуулиуд. Хүчний суперпозиция зарчим

Сэр Исаак Ньютоны гурван хууль нь асар том биетүүдийн хөдөлгөөн, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог.

Ньютоны хуулиуд өнөөдөр бидэнд ойлгомжтой мэт санагдаж болох ч гурван зуун гаруй жилийн өмнө тэдгээрийг хувьсгалт гэж үздэг байв.

Агуулга:

Ньютон таталцал болон гаригийн хөдөлгөөний талаархи бүтээлээрээ алдартай байж магадгүй юм. Одон орон судлаач Эдмон Халли хэдэн жилийн өмнө эллипс тойрог замынхаа нотолгоог алдсанаа хүлээн зөвшөөрсний дараа дуудсаны дараа Ньютон 1687 онд өөрийн анхны бүтээл болох Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Байгалийн философийн математикийн зарчмууд) номдоо хуулиудаа хэвлүүлж, түүний тайлбарыг албан ёсоор гаргажээ. Гадны хүчний нөлөөн дор асар том биетүүд хэрхэн хөдөлдөг тухай.

Гурван хуулиа боловсруулахдаа Ньютон асар том биетүүдийг татахыг хялбарчилж, тэдгээрийг хэмжээ, эргэлтгүй математикийн цэгүүд гэж үзжээ. Энэ нь түүнд үрэлт, агаарын эсэргүүцэл, температур, материалын шинж чанар гэх мэт хүчин зүйлсийг үл тоомсорлож, зөвхөн масс, урт, цаг хугацаагаар дүрслэх боломжтой үзэгдлүүдэд анхаарлаа төвлөрүүлэх боломжийг олгосон. Тиймээс гурван хуулийг том хэмжээний хатуу эсвэл хэв гажилттай объектуудын үйл ажиллагааны нарийвчлалыг тодорхойлоход ашиглах боломжгүй юм. Гэсэн хэдий ч ихэнх тохиолдолд тэдгээр нь тохиромжтой үнэн зөв ойролцооллыг өгдөг.

Ньютоны хуулиуд

Ньютоны хуулиуд нь заримдаа Ньютоны жишиг систем гэж нэрлэгддэг инерциал сануулгын систем дэх их биетүүдийн хөдөлгөөнийг хэлдэг ч Ньютон өөрөө ийм хүрээг хэзээ ч дүрсэлж байгаагүй. Инерцийн лавлах системийг хөдөлгөөнгүй эсвэл жигд шугаман, өөрөөр хэлбэл хурдатгалгүй, эргэдэггүй гурван хэмжээст координатын систем гэж тодорхойлж болно. Тэрээр ийм инерциал тооллын систем дэх хөдөлгөөнийг гурван энгийн хуулиар дүрсэлж болохыг олж мэдэв.

Ньютоны хөдөлгөөний анхны хууль

Энэ нь: Хэрэв биед ямар ч хүч үйлчлэхгүй эсвэл тэдгээрийн үйлдлийг нөхөхгүй бол энэ бие тайван эсвэл жигд шулуун хөдөлгөөнтэй байна. Энэ нь аливаа зүйл өөрөө эхлэх, зогсоох, чиглэлээ өөрчлөх боломжгүй гэсэн үг юм.

Ийм өөрчлөлтийг бий болгохын тулд гаднаас тэдэнд нөлөөлөх хүч хэрэгтэй. Их биетүүдийн хөдөлгөөний өөрчлөлтийг эсэргүүцэх энэхүү шинж чанарыг заримдаа инерци гэж нэрлэдэг.

Орчин үеийн физикт Ньютоны анхны хуулийг ихэвчлэн дараах байдлаар томъёолдог.

Материаллаг цэгүүд дээр ямар ч хүч үйлчлэхгүй (эсвэл харилцан тэнцвэржүүлсэн хүчнүүд үйлчилдэг) тайван буюу жигд шулуун хөдөлгөөнд байдаг тэдгээртэй харьцуулахад инерцийн хэмжигдэхүүн гэж нэрлэгддэг ийм лавлах хүрээ байдаг.

Ньютоны хөдөлгөөний хоёр дахь хууль

Их бие дээр гадны хүч үйлчлэх үед түүнд юу тохиолдохыг дүрсэлдэг. Үүнд: Тухайн объектод үйлчлэх хүч нь түүний хурдатгалын масстай тэнцүү байна. Үүнийг математик хэлбэрээр F = ma гэж бичдэг бөгөөд F нь хүч, m нь масс, а нь хурдатгал юм. Тод үсгүүд нь хүч ба хурдатгал нь вектор хэмжигдэхүүн бөгөөд тэдгээр нь хэмжээ, чиглэлийн аль алиныг нь агуулна. Хүч нь нэг хүч байж болно, эсвэл нэгээс олон хүчний векторын нийлбэр байж болно, энэ нь бүх хүчийг нэгтгэсний дараах цэвэр хүч юм.

Том бие дээр тогтмол хүч үйлчлэх үед энэ нь түүнийг хурдасгахад хүргэдэг, өөрөөр хэлбэл хурдыг тогтмол хурдаар өөрчилдөг. Хамгийн энгийн тохиолдолд хөдөлгөөнгүй объектод үйлчлэх хүч нь түүнийг хүчний чиглэлд хурдасгахад хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв объект аль хэдийн хөдөлгөөнд орсон эсвэл нөхцөл байдлыг хөдөлж буй лавлах хүрээнээс харвал тухайн бие нь хүчний чиглэл, объект болон лавлагааны чиглэлээс хамааран хурдасч, удааширч эсвэл чиглэлээ өөрчилдөг мэт харагдаж болно. хүрээ бие биетэйгээ харьцангуй хөдөлж байна.

Орчин үеийн физикт Ньютоны хоёр дахь хуулийг ихэвчлэн дараах байдлаар томъёолдог.

Инерцийн лавлагааны системд тогтмол масстай материаллаг цэгийн хүлээн авсан хурдатгал нь түүнд үйлчлэх бүх хүчний үр дүнд шууд пропорциональ ба масстай урвуу пропорциональ байна.

Хэмжилтийн нэгжийн тохиромжтой сонголтоор энэ хуулийг дараах томъёогоор бичиж болно.

Ньютоны хөдөлгөөний гуравдахь хууль

Үүнд: Үйлдэл болгонд тэнцүү бөгөөд эсрэг хариу үйлдэл байдаг. Энэ хууль нь өөр биед хүч үзүүлэхэд биет юу тохиолдохыг тодорхойлдог. Хүч үргэлж хосоороо ирдэг тул нэг бие нь нөгөө биеийг түлхэхэд нөгөө бие нь яг л хүчтэйгээр хойшоо түлхэгдэнэ. Жишээлбэл, та тэргэнцэрийг түлхэхэд тэрэг чамаас холддог; та олс татах үед олс чам дээр буцаж унах болно; Таталцал таныг газар руу татах үед газар таныг түлхэж, пуужин түүний араас түлшээ асаах үед тэлж буй яндангийн хий пуужин дээр түлхэж, түүнийг хурдасгахад хүргэдэг.

Хэрэв нэг объект нөгөөгөөсөө хамаагүй их, илүү масстай бол, ялангуяа эхний объект дэлхийд бэхлэгдсэн тохиолдолд бараг бүх хурдатгал нь хоёр дахь объект руу шилждэг бөгөөд эхний объектын хурдатгалыг үл тоомсорлож болно. Жишээлбэл, хэрэв та бөмбөгийг баруун тийш шидсэн бол бөмбөг агаарт байх үед дэлхийг илүү хурдан эргүүлсэн гэж бодох шаардлагагүй болно. Гэсэн хэдий ч, хэрэв та дугуйт тэшүүр дээр боулингийн бөмбөг шидсэн бол мэдэгдэхүйц хурдтайгаар хойшоо хөдөлж эхэлнэ.

Орчин үеийн физикт Ньютоны гуравдахь хуулийг ихэвчлэн дараах байдлаар томъёолдог.

Материаллаг цэгүүд нь эдгээр цэгүүдийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглэсэн ижил шинж чанартай хүчээр бие биетэйгээ харилцан үйлчилж, хэмжээ нь тэнцүү ба эсрэг чиглэлтэй байдаг.

Гурван хууль нь сүүлийн гурван зууны туршид тоо томшгүй олон туршилтаар шалгагдсан бөгөөд өнөөг хүртэл бидний өдөр тутмын амьдралд тааралддаг объект, хурдны төрлийг тодорхойлоход өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр нь одоо сонгодог механик гэгддэг зүйлийн үндэс суурийг бүрдүүлдэг, тухайлбал квант механикийн үзэж буй маш жижиг масштабаас том хэмжээтэй, харьцангуй механикийн маш өндөр хурднаас илүү удаан хөдөлдөг асар том биетүүдийн судалгаа юм.

Гадны хүчний нөлөөлөл байхгүй тохиолдолд бие нь шулуун шугамаар жигд хөдөлж байх болно.

Хөдөлгөөнт биеийн хурдатгал нь түүнд үйлчлэх хүчний нийлбэртэй пропорциональ ба масстай урвуу пропорциональ байна.

Үйлдэл бүр нь тэнцүү бөгөөд эсрэг хариу үйлдэлтэй байдаг.

Ньютоны хуулиуд нь тэдгээрийг хэрхэн харж байгаагаас хамааран сонгодог механикийн эхлэлийн төгсгөл эсвэл төгсгөлийн эхлэлийг илэрхийлдэг. Ямар ч байсан энэ бол физикийн шинжлэх ухааны түүхэн дэх эргэлтийн үе юм - физикийн онолын хүрээнд физикийн биетүүдийн хөдөлгөөний тухай түүхэн мөчид хуримтлагдсан бүх мэдлэгийг одоо түгээмэл гэж нэрлэдэг. сонгодог механик.Орчин үеийн физик, ерөнхийдөө байгалийн шинжлэх ухааны түүх Ньютоны хөдөлгөөний хуулиас эхэлсэн гэж хэлж болно.

Гэсэн хэдий ч Исаак Ньютон өөрийнх нь нэрээр нэрлэгдсэн хуулиудыг агаараас аваагүй. Тэд үнэн хэрэгтээ сонгодог механикийн зарчмуудыг боловсруулах урт түүхэн үйл явцын оргил үе болсон юм. Сэтгэгчид, математикчид - бид зөвхөн Галилейг дурдах болно ( см.жигд хурдасгасан хөдөлгөөний тэгшитгэл) - олон зууны турш тэд материаллаг биетүүдийн хөдөлгөөний хуулиудыг тайлбарлах томьёо гаргаж авахыг оролдсон бөгөөд миний хувьд хэлээгүй конвенц гэж нэрлэдэг зүйл, тухайлбал материаллаг ертөнц ямар зарчмууд болох талаархи үндсэн санааг байнга бүдэрдэг байв. дээр үндэслэсэн, хүмүүсийн оюун санаанд маш хүчтэй нэвтэрсэн нь маргашгүй мэт санагддаг. Жишээлбэл, эртний философичид огторгуйн биетүүд тойрог замаас өөр тойрог замд хөдөлж чадна гэж огт бодоогүй; Хамгийн сайндаа л гаригууд болон одод дэлхийг тойрон эргэдэг төвлөрсөн (өөрөөр хэлбэл бие биендээ үүрлэсэн) бөмбөрцөг тойрог замд эргэлддэг гэсэн санаа гарч ирэв. Яагаад? Тийм ээ, эртний Грекийн эртний сэтгэгчдийн үеэс эхлэн гаригууд төгс төгөлдөр байдлаас хазайж чадна гэж хэний ч санаанд орж байгаагүй бөгөөд түүний биелэл нь хатуу геометрийн тойрог юм. Энэ асуудлыг өөр өнцгөөс шударгаар харж, бодит ажиглалтын өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийж, шинжлэхийн тулд Иоганнес Кеплерийн суут ухаантай байх шаардлагатай байв. татахТэдгээрийн дотроос, бодит байдал дээр гаригууд нарны эргэн тойронд зууван траекторын дагуу эргэдэг ( см.Кеплерийн хуулиуд).

Ньютоны анхны хууль

Ийм ноцтой, түүхэн бүтэлгүйтлийг харгалзан Ньютоны анхны хуулийг болзолгүйгээр хувьсгалт хэлбэрээр томъёолсон. Тэрээр аливаа материаллаг бөөм юм уу биед зүгээр л хүрэхгүй бол тэр өөрөө тогтмол хурдтайгаар шулуун шугамаар хөдөлсөөр байх болно гэж тэр нотолж байна. Хэрэв бие нь шулуун шугамд жигд хөдөлж байвал тогтмол хурдтайгаар шулуун замаар үргэлжлүүлэн хөдөлнө. Хэрэв бие нь тайван байдалд байгаа бол түүнд гадны хүч үйлчлэх хүртэл энэ нь хэвээр байх болно. Бие махбодийг байрнаас нь хөдөлгөхийн тулд та зүгээр л хийх хэрэгтэй зайлшгүйгадны хүч хэрэглэх. Онгоцыг ав: хөдөлгүүр асаах хүртэл тэр хэзээ ч хөдлөхгүй. Ажиглалт нь өөрөө ойлгомжтой юм шиг санагдаж байгаа ч шулуун шугаман хөдөлгөөнөөс хазаймагц тийм юм шиг санагдахаа болино. Бие нь битүү циклийн траекторийн дагуу инерцээр хөдөлж байх үед түүнийг Ньютоны анхны хуулийн үүднээс авч үзэх нь зөвхөн түүний шинж чанарыг нарийн тодорхойлох боломжийг олгодог.

Хөнгөн атлетикийн алх гэх мэт зүйлийг төсөөлөөд үз дээ, та толгойгоо тойрон эргэдэг утаснуудын төгсгөлд байгаа бөмбөг. Энэ тохиолдолд цөм нь шулуун шугамаар биш, харин тойрог хэлбэрээр хөдөлдөг бөгөөд энэ нь Ньютоны анхны хуулийн дагуу ямар нэгэн зүйл түүнийг барьж байна гэсэн үг юм; энэ "ямар нэгэн зүйл" нь цөмд үйлчилж, түүнийг эргүүлэх төв рүү чиглэсэн хүч юм. Үнэн хэрэгтээ та өөрөө үүнийг мэдэрч чадна - хөнгөн атлетикийн алхны бариул таны алган дээр мэдэгдэхүйц дардаг. Хэрэв та гараа онгойлгож, алхыг суллавал энэ нь гадны хүч байхгүй үед шууд шулуун шугамаар хөдөлнө. Алх нь хамгийн тохиромжтой нөхцөлд (жишээлбэл, сансар огторгуйд) ийм байдлаар ажиллах болно гэж хэлэх нь илүү зөв байх болно, учир нь дэлхийн таталцлын хүчний нөлөөн дор тэрээр зөвхөн шулуун шугамаар нисэх болно. түүнийг суллах мөч, ирээдүйд нислэгийн зам нь дэлхийн гадаргуу руу илүү их хазайх болно. Хэрэв та алхыг үнэхээр суллахыг оролдвол дугуй тойрог замаас гарсан алх нь шулуун шугамын хурдтай шүргэгч (эргэсэн тойргийн радиустай перпендикуляр) шулуун шугамаар хөдөлнө. "орбит" дагуух эргэлтийн хурдтай тэнцүү.

Одоо бид хөнгөн атлетикийн алхны цөмийг гаригаар, алхыг Нараар, таталтыг татах хүчний утсыг орлуулж байна: Энд нарны аймгийн Ньютоны загвар байна.

Нэг биеийг дугуй тойрог замд эргүүлэхэд юу болдог талаар ийм дүн шинжилгээ хийх нь эхлээд харахад ойлгомжтой зүйл мэт боловч өмнөх үеийн шинжлэх ухааны сэтгэлгээний шилдэг төлөөлөгчдийн хэд хэдэн дүгнэлтийг шингээж авсныг мартаж болохгүй ( Галилео Галилейг эргэн санахад хангалттай). Асуудал нь хөдөлгөөнгүй дугуй тойрог зам дагуу хөдөлж байх үед селестиел (болон бусад) бие нь маш тайван харагдаж, тогтвортой динамик болон кинематик тэнцвэрт байдалд байгаа мэт харагддаг. Гэсэн хэдий ч хэрэв та үүнийг харвал зөвхөн модуль(үнэмлэхүй утга) ийм биеийн шугаман хурд, харин түүний чиглэлтаталцлын нөлөөн дор байнга өөрчлөгддөг. Энэ нь тэнгэрийн бие хөдөлж байна гэсэн үг юм жигд хурдасгасан. Дашрамд хэлэхэд Ньютон өөрөө хурдатгалыг "хөдөлгөөний өөрчлөлт" гэж нэрлэсэн.

Ньютоны анхны хууль нь материаллаг ертөнцийн мөн чанарт бидний шинжлэх ухааны хандлагын үүднээс бас нэг чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Биеийн хөдөлгөөний шинж чанарт гарсан аливаа өөрчлөлт нь түүнд нөлөөлж буй гадны хүч байгааг илтгэнэ гэж тэр бидэнд хэлэв. Харьцангуй хэлбэл, хэрэв бид төмрийн үртэс, жишээлбэл, үсэрч, соронзонд наалдахыг ажиглавал, эсвэл угаалгын машины хатаагчаас хувцсаа гаргаж авбал бүх зүйл хоорондоо наалдаж, бие биедээ хатаж байгааг олж мэдвэл бид тайван байх болно. ба итгэлтэй: эдгээр нөлөө нь байгалийн хүчний үйл ажиллагааны үр дагавар болсон (өгөгдсөн жишээнд эдгээр нь соронзон ба электростатик таталцлын хүч юм).

Ньютоны хоёр дахь хууль

Хэрэв Ньютоны нэгдүгээр хууль нь биеийг гадны хүчний нөлөөнд байгаа эсэхийг тодорхойлоход тусалдаг бол хоёр дахь хууль нь тэдний нөлөөн дор бие махбодид юу тохиолдохыг тодорхойлдог. Бие махбодид үзүүлэх гадны хүчний нийлбэр их байх тусам энэ хуульд заасан байдаг хурдатгалбиеийг олж авдаг. Энэ удаад. Үүний зэрэгцээ гадны хүчний тэнцүү нийлбэртэй бие нь илүү их байх тусам түүний хурдатгал бага байх болно. Энэ бол хоёр. Зөн совингийн хувьд эдгээр хоёр баримт нь өөрөө ойлгомжтой мэт санагдаж, математик хэлбэрээр дараахь байдлаар бичигдсэн байдаг.

Ф = ма

хаана F-хүч чадал, м -жин, гэхдээ -хурдатгал. Энэ нь магадгүй хамгийн ашигтай бөгөөд бүх физик тэгшитгэлийн хэрэглээний зориулалтаар хамгийн өргөн хэрэглэгддэг. Механик системд үйлчилж буй бүх хүчний хэмжээ, чиглэл, түүнийг бүрдүүлдэг материаллаг биеийн массыг мэдэхэд хангалттай бөгөөд түүний үйл ажиллагааг цаг тухайд нь нарийн нарийвчлалтайгаар тооцоолох боломжтой.

Энэ бол Ньютоны хоёр дахь хууль бол бүх сонгодог механикт онцгой сэтгэл татам байдлыг өгдөг - энэ нь бүх физик ертөнцийг хамгийн нарийн хронометр шиг зохион байгуулж байгаа мэт санагдаж эхэлдэг бөгөөд түүний доторх юу ч сониуч ажиглагчийн харцнаас зугтдаггүй. Орчлон ертөнцийн бүх материаллаг цэгүүдийн орон зайн координат, хурдыг надад Ньютон хэлсэн шиг надад өгөөч, түүнд үйлчилж буй бүх хүчний чиглэл, эрчмийг надад харуул, би та нарт түүний ирээдүйн төлөв байдлыг урьдчилан хэлэх болно. Орчлон ертөнцийн юмсын мөн чанарын тухай ийм үзэл бодол нь квант механик гарч ирэх хүртэл оршин байсан.

Ньютоны гурав дахь хууль

Энэхүү хуулийнхаа төлөө Ньютон зөвхөн байгалийн эрдэмтэд төдийгүй хүмүүнлэгийн эрдэмтэд, энгийн олон нийтээс нэр хүнд, хүндэтгэлийг хүлээсэн байх магадлалтай. Тэд түүнээс (бизнесийн талаар болон ажил хэрэггүйгээр) иш татах дуртай бөгөөд бидний өдөр тутмын амьдралдаа ажиглахаас өөр аргагүйд хүрч байгаа зүйлтэй хамгийн өргөн параллель байдлыг зурж, хүн хоорондын харилцаанаас эхлээд аливаа асуудлаар ярилцахдаа хамгийн маргаантай заалтуудыг батлахын тулд бараг чихнээс нь татдаг. Олон улсын харилцаа, дэлхийн улс төрөөр төгсдөг. Гэсэн хэдий ч Ньютон гурав дахь хуулиа бүрэн тодорхой физик утга гэж нэрлэхэд хөрөнгө оруулалт хийсэн бөгөөд үүнийг хүчний харилцан үйлчлэлийн мөн чанарыг тодорхойлох үнэн зөв хэрэгслээс өөрөөр төсөөлөөгүй юм. Энэ хуулинд хэрэв А бие В биед тодорхой хүчээр үйлчилдэг бол В бие мөн А биед тэнцүү бөгөөд эсрэг хүчээр үйлчилнэ гэж заасан байдаг. Өөрөөр хэлбэл, шалан дээр зогсохдоо та өөрийн биеийн масстай пропорциональ хүчээр шалан дээр ажилладаг. Ньютоны гурав дахь хуулийн дагуу шал нь яг ижил хүчээр танд үйлчилдэг боловч доош биш, харин дээшээ чиглүүлдэг. Энэ хуулийг туршилтаар баталгаажуулах нь тийм ч хэцүү биш юм: дэлхий таны хөлийг хэрхэн дарж байгааг та байнга мэдэрдэг.

Энд Ньютон огт өөр шинж чанартай хоёр хүчний тухай ярьж байгааг ойлгож, санах нь чухал бөгөөд хүч тус бүр нь "өөрийн" биет дээр үйлчилдэг. Модноос алим унах үед алим дээр таталцлын хүчийг татдаг нь Дэлхий юм (үүний үр дүнд алим дэлхийн гадаргуу руу жигд хурдатгалтай гүйдэг), гэхдээ тэр үед алим нь дэлхийг татдаг. өөрөө тэнцүү хүчээр. Энэ алим дэлхий дээр унасан мэт санагдаж байгаа нь эсрэгээрээ биш юм шиг санагдаж байгаа нь Ньютоны хоёр дахь хуулийн үр дагавар юм. Алимны масс нь дэлхийн масстай харьцуулшгүй бага байдаг тул түүний хурдатгал нь ажиглагчийн нүдэнд мэдэгдэхүйц юм. Дэлхийн масс нь алимны масстай харьцуулахад асар том тул түүний хурдатгал нь бараг мэдэгдэхүйц биш юм. (Алим унах тохиолдолд дэлхийн төв нь атомын цөмийн радиусаас бага зайд дээшээ шилждэг.)

Ньютоны гурван хуулийг нийлээд физикчдэд манай орчлонд болж буй бүх үзэгдлийн талаар иж бүрэн ажиглалт хийж эхлэхэд шаардлагатай арга хэрэгслийг өгсөн. Ньютоноос хойш шинжлэх ухаанд асар их ахиц дэвшил гарсан хэдий ч шинэ машин зохион бүтээх эсвэл Бархасбадь руу сансрын хөлөг илгээхдээ Ньютоны гурван хуулийг ашигладаг хэвээр байна.

Мөн үзнэ үү:

1609, 1619

Кеплерийн хуулиуд

1659

Төвөөс зугтах хүч

1668

Шугаман импульс хадгалагдах хууль

1736

Өнцгийн импульс хадгалагдах хууль

1738

Бернулли тэгшитгэл

1835

Кориолис нөлөө

1851

Уналтын хурдны хязгаар

1891

Эквивалентийн зарчим

1923

Тохиромжтой байх зарчим

Исаак Ньютон, 1642-1727

Бүх цаг үе, ард түмний хамгийн агуу эрдэмтэн гэж олон хүн үздэг англи хүн. Вулсторп (Линкольншир, Англи) орчмын жижиг язгууртны гэр бүлд төрсөн. Тэр аавыгаа амьдаар нь олсонгүй (хүүгээ төрөхөөс гурван сарын өмнө нас барсан). Дахин гэрлэсний дараа ээж нь хоёр настай Исаакийг эмээгийнх нь асрамжид үлдээжээ. Түүний намтар судлалын олон судлаачид аль хэдийн насанд хүрсэн эрдэмтний өвөрмөц хачирхалтай зан авирыг хойд эцгийнх нь нас барсны дараа есөн нас хүртлээ хүү эцэг эхийн халамжаас бүрэн хасагдсантай холбон тайлбарладаг.

Нэг хэсэг залуу Исаак худалдааны сургуульд хөдөө аж ахуйн мэргэн ухааныг судалжээ. Хожмын агуу хүмүүсийн нэгэн адил түүний амьдралын эхний үед түүний хачирхалтай байдлын тухай олон домог байсаар байна. Тодруулбал, нэг удаа түүнийг мал хариулахаар илгээсэн нь үл мэдэгдэх зүг рүү аюулгүйгээр тарсан байхад хүү модны дор суугаад түүний сонирхсон номыг урам зоригтойгоор уншиж байсан гэж тэд хэлэв. Хүссэн ч хүсээгүй ч өсвөр насны хүүхдийн мэдлэгт тэмүүлэл удалгүй анзаарагдаж, Грантхамын биеийн тамирын заал руу буцаасны дараа тэр залуу Кембрижийн их сургуулийн Тринити коллежид амжилттай элсэн оржээ.

Ньютон сургалтын хөтөлбөрийг маш хурдан эзэмшиж, тэр үеийн тэргүүлэх эрдэмтдийн, ялангуяа Францын гүн ухаантан Рене Декартын (1596-1650) дагалдагчдын бүтээлийг судлахад орчлон ертөнцийн механик үзэл баримтлалыг баримталсан. 1665 оны хавар тэрээр бакалаврын зэрэг хамгаалсан бөгөөд дараа нь шинжлэх ухааны түүхэн дэх хамгийн гайхалтай үйл явдлууд болсон. Мөн онд Англид сүүлчийн тахал дэгдэж, оршуулгын хонхны дуу улам бүр сонсогдож, Кембрижийн их сургууль хаагдсан. Ньютон бараг хоёр жилийн турш Вулстхорп руу буцаж ирээд хэдхэн ном, гайхалтай оюун ухаанаа авч явав.

Кембрижийн их сургууль хоёр жилийн дараа дахин нээгдэхэд Ньютон аль хэдийн (1) математикийн тусдаа салбар болох дифференциал тооцоог боловсруулж, (2) орчин үеийн өнгөний онолын үндэс суурийг тодорхойлсон, (3) бүх нийтийн таталцлын хуулийг гаргаж авсан, (4) ) өмнө нь ирж байсан хэд хэдэн математикийн асуудлыг шийдэж, хэн ч шийдэж чадахгүй. Ньютон өөрөө хэлсэнчлэн "Тэр үед би өөрийн зохион бүтээх чадварын оргил үед байсан бөгөөд тэр үеэс хойш математик, философи намайг хэзээ ч тэр үеийнх шиг татаж байгаагүй." (Би оюутнуудаасаа байнга асууж, Ньютоны ололт амжилтын талаар дахин нэг удаа хэлдэг: "Юу? ТаТа зуны амралтаараа үүнийг хийж чадсан уу?")

Кэмбрижд буцаж ирээд удаагүй байхдаа Ньютон Тринити коллежийн эрдмийн зөвлөлд сонгогдсон бөгөөд түүний хөшөө их сургуулийн сүмийг чимсэн хэвээр байна. Тэрээр өнгөт онолын чиглэлээр лекц уншиж, өнгөний ялгааг гэрлийн долгионы үндсэн шинж чанараар (эсвэл одоогийн хэлснээр долгионы урт) тайлбарлаж, гэрэл нь корпускуляр шинж чанартай болохыг харуулсан. Тэрээр мөн толин тусгал телескоп зохион бүтээсэн нь түүнийг Хатан хааны нийгэмлэгийн анхаарлыг татсан бүтээл юм. Гэрэл ба өнгөний урт хугацааны судалгааг 1704 онд "Оптик" хэмээх үндсэн бүтээлдээ нийтлүүлсэн. Оптик).

Ньютон гэрлийн "буруу" онолыг сурталчилсан нь (тэр үед долгионы дүрслэл давамгайлж байсан) Роберт Хуктай зөрчилдсөн. см. Hooke's Law), Хатан хааны нийгэмлэгийн тэргүүн. Үүний хариуд Ньютон гэрлийн корпускуляр ба долгионы ойлголтыг хослуулсан таамаглал дэвшүүлэв. Хук Ньютоныг хулгайн гэмт хэрэгт буруутгаж, энэ нээлтэд тэргүүлэх ач холбогдол өгчээ. Мөргөлдөөн 1702 онд Хукийг нас барах хүртэл үргэлжилсэн бөгөөд Ньютонд маш их гунигтай сэтгэгдэл төрүүлж, тэрээр оюуны амьдралаас зургаан жил хөндийрчээ. Гэсэн хэдий ч тэр үеийн зарим сэтгэл судлаачид үүнийг ээжийгээ нас барсны дараа муудсан мэдрэлийн хямрал гэж тайлбарладаг.

1679 онд Ньютон ажилдаа эргэн ирж, гаригууд болон тэдгээрийн дагуулуудын замналыг судалж, алдар нэрийг олж авсан. Эдгээр судалгаануудын үр дүнд Хуктай тэргүүлэх ач холбогдлын талаар маргаан дагалдаж, дэлхийн таталцлын хууль, бидний нэрлэж заншсанаар Ньютоны механикийн хуулиудыг томъёолсон. Ньютон "Байгалийн философийн математикийн зарчмууд" номондоо судалгаагаа хураангуйлсан. Математикийн байгалийн философи), 1686 онд Хатан хааны нийгэмлэгт танилцуулж, жилийн дараа хэвлүүлсэн. Тухайн үеийн шинжлэх ухааны хувьсгалын эхлэлийг тавьсан энэ ажил нь Ньютоныг дэлхий даяар хүлээн зөвшөөрөв.

Түүний шашны үзэл бодол, протестантизмыг тууштай баримталдаг байдал нь Ньютоны анхаарлыг Английн оюуны элит, ялангуяа гүн ухаантан Жон Локк (Жон Локк, 1632-1704)-ийн өргөн хүрээний анхаарлыг татсан. Лондонд илүү их цагийг өнгөрөөж, Ньютон нийслэлийн улс төрийн амьдралд оролцож, 1696 онд гаалийн газрын даргаар томилогдов. Хэдийгээр энэ байр суурь нь уламжлалт зан үйл гэж тооцогддог байсан ч Ньютон өөрийн ажилд бүх нухацтай хандаж, англи зоосыг дахин цутгах нь хуурамчаар үйлдэгчтэй тэмцэх үр дүнтэй арга хэмжээ гэж үзжээ. Яг энэ үед Ньютон өөр нэг нэн тэргүүний маргаанд оролцож байсан бөгөөд энэ удаад Готфрейд Лейбниц (1646-1716) -тай дифференциал тооцооллын нээлтийн талаар маргаан үүсгэв. Амьдралынхаа төгсгөлд Ньютон томоохон бүтээлүүдийнхээ шинэ хэвлэлийг гаргаж, Хатан хааны нийгэмлэгийн ерөнхийлөгчөөр ажиллаж, насан туршдаа гаалийн үйлдвэрийн захирлаар ажиллаж байсан.

Сургуулийн физикийн хичээл дээр сонгодог механикийн үндэс болсон Ньютоны гурван хуулийг судалдаг. Өнөөдөр сургуулийн сурагч бүр тэднийг мэддэг боловч агуу эрдэмтний үед ийм нээлтийг хувьсгалт гэж үздэг байв. Ньютоны хуулиудыг доор товч бөгөөд тодорхой тайлбарлах болно, тэдгээр нь механикийн үндэс, объектуудын харилцан үйлчлэлийг ойлгоход тусалдаг төдийгүй өгөгдлийг тэгшитгэл болгон бичихэд тусалдаг.

Исак Ньютон "Байгалийн философийн математик зарчмууд" (1867) бүтээлдээ гурван хуулийг анх удаа тайлбарласан бөгөөд энэ нь зөвхөн эрдэмтний өөрийн дүгнэлтийг төдийгүй бусад философич, математикчдын олж мэдсэн бүх мэдлэгийг нарийвчлан тусгасан болно. Ийнхүү хөдөлмөр нь механикийн түүхэнд, дараа нь физикийн түүхэнд суурь болсон. Энэ нь асар том биетүүдийн хөдөлгөөн, харилцан үйлчлэлийг авч үздэг.

Мэдэх нь сонирхолтой!Исаак Ньютон бол авъяаслаг физикч, математикч, одон орон судлаач төдийгүй механикийн суут ухаантан гэж тооцогддог байв. Тэрээр Лондонгийн Хатан хааны нийгэмлэгийн ерөнхийлөгчөөр ажиллаж байсан.

Мэдэгдэл бүр нь байгаль дээрх объектуудын харилцан үйлчлэл, хөдөлгөөний хүрээний аль нэгийг гэрэлтүүлдэг боловч Ньютон тэдэнд хандах хандлагыг зарим талаараа цуцалж, тодорхой хэмжээсгүй (математикийн) цэгүүд гэж хүлээн зөвшөөрсөн.

Энэ нь байгалийн физик үзэгдлүүдийг үл тоомсорлох боломжийг олгосон ийм хялбаршуулсан зүйл юм: агаарын эсэргүүцэл, үрэлт, температур эсвэл объектын бусад физик үзүүлэлтүүд.

Хүлээн авсан өгөгдлийг зөвхөн цаг хугацаа, масс эсвэл уртаар тайлбарлах боломжтой. Үүнээс болж Ньютоны томъёолол нь том эсвэл хувьсах объектын яг хариу үйлдлийг тодорхойлоход ашиглах боломжгүй зөвхөн тохиромжтой боловч ойролцоо утгыг өгдөг.

Тодорхойлолтод оролцдог асар том биетүүдийн хөдөлгөөнийг ихэвчлэн инерцээр тооцдог бөгөөд гурван хэмжээст координатын системээр дүрслэгддэг бөгөөд үүнтэй зэрэгцэн хурд нь нэмэгддэггүй, тэнхлэгээ тойрон эргэдэггүй.

Үүнийг ихэвчлэн Ньютоны лавлах хүрээ гэж нэрлэдэг боловч тэр үед эрдэмтэн хэзээ ч ийм системийг бүтээж, ашиглаж байгаагүй, харин үндэслэлгүй системийг ашигласан. Энэ системд биетүүд Ньютоны тайлбарласнаар хөдөлж чаддаг.

Анхны хууль

Үүнийг инерцийн хууль гэж нэрлэдэг. Үүний практик томъёолол байхгүй ч хэд хэдэн томъёолол байдаг. Физикийн сурах бичгүүд нь Ньютоны анхны хуулийн дараах томъёоллыг санал болгодог: объект нь аливаа хүчний нөлөөллөөс ангид (эсвэл тэдгээр нь шууд нөхөгддөг) бол бүрэн амарч эсвэл хөдөлдөг инерциал системүүд байдаг. шулуун шугам, ижил хурдтай. Энэ тодорхойлолт нь юу гэсэн үг вэ, үүнийг хэрхэн ойлгох вэ?

Энгийн үгээр хэлбэл Ньютоны анхны хуулийг дараах байдлаар тайлбарлав: аливаа бие, хэрэв түүнд хүрэхгүй, ямар нэгэн байдлаар нөлөөлөөгүй бол байнгын тайван байдалд байх болно, өөрөөр хэлбэл тэр байрандаа үүрд зогсох болно. Энэ нь хөдөлж байх үед ижил зүйл тохиолддог: ямар нэгэн зүйл нөлөөлөх хүртэл тодорхойгүй хугацаанд өгөгдсөн траекторийн дагуу жигд хөдөлдөг.

Үүнтэй төстэй мэдэгдлийг Галилео Галилей хэлсэн боловч энэ үзэгдлийг тодруулж, үнэн зөв тайлбарлаж чадаагүй юм. Энэ томъёололд инерцийн лавлагааны систем гэж юу болохыг зөв ойлгох нь чухал юм. Маш энгийн үгээр хэлбэл, энэ нь энэ тодорхойлолтын үйлдлийг гүйцэтгэдэг систем юм.

Дэлхий дээр та хөдөлгөөнийг ажиглавал ийм олон төрлийн системийг харж болно.

өгөгдсөн хэсэгт ижил хурдтай галт тэрэг явах;
дэлхийн эргэн тойрон дахь сарууд;
Парк дахь гарам дугуй.

Жишээлбэл, шүхрээ аль хэдийн онгойлгож, шулуун шугамаар, нэгэн зэрэг дэлхийн гадаргуутай жигд хөдөлж байгаа шүхрээр шумбагчийг авч үзье. Хөдөлгөөн, агаарын эсэргүүцлээр дэлхийн таталцлыг нөхөх хүртэл хүний хөдөлгөөн зогсохгүй. Энэ эсэргүүцэл багасмагц таталцал нэмэгдэх бөгөөд энэ нь шүхрийн хурдыг өөрчлөхөд хүргэнэ - түүний хөдөлгөөн шулуун, жигд хурдасна.

Энэ томъёололтой холбоотой алимны домог байдаг: Исаак цэцэрлэгт алимны модны доор амарч байхдаа физик үзэгдлийн талаар бодож байтал боловсорч гүйцсэн алим модноос унаж өвсөнд унасан байна. Эрдэмтнийг энэ асуудлыг судалж, эцэст нь тодорхой жишиг хүрээн дэх объектын хөдөлгөөний талаар шинжлэх ухааны тайлбар өгөхөд хүргэсэн жигд намар байв.

Мэдэх нь сонирхолтой!Механик дахь гурван үзэгдлээс гадна Исаак Ньютон сарны хөдөлгөөнийг дэлхийн дагуул гэж тайлбарлаж, гэрлийн корпускуляр онолыг бий болгож, солонгыг 7 өнгө болгон задалсан.

Хоёр дахь хууль

Энэхүү шинжлэх ухааны үндэслэл нь зөвхөн орон зай дахь объектуудын хөдөлгөөнд төдийгүй бусад объектуудтай харилцан үйлчлэлцэх, энэ үйл явцын үр дүнд хамаарна.

Хуульд: Инерцийн лавлагааны систем дэх зарим тогтмол масстай объектын хурд нэмэгдэх нь цохилтын хүчтэй шууд пропорциональ, хөдөлж буй объектын тогтмол масстай урвуу пропорциональ байна.

Энгийнээр хэлэхэд, хэрэв масс нь өөрчлөгддөггүй, ямар нэгэн хөдөлгөөнт бие байдаг бөгөөд түүнд гадны хүч гэнэт үйлчилж эхэлбэл тэр нь хурдасч эхэлнэ. Гэхдээ хурдатгалын хурд нь нөлөөллөөс шууд хамаарах ба хөдөлж буй объектын массаас урвуу хамааралтай болно.

Жишээлбэл, уулнаас эргэлдэж буй цасан бөмбөгийг авч үзье. Хэрэв бөмбөгийг хөдөлгөөний чиглэлд түлхэж байвал бөмбөгний хурдатгал нь цохилтын хүчнээс хамаарна: энэ нь том байх тусам хурдатгал их байх болно. Гэхдээ энэ бөмбөгний масс их байх тусам хурдатгал бага байх болно. Энэ үзэгдлийг хурдатгал буюу "а", бүх үйлчлэгч хүчний үр дүнгийн масс, эсвэл "F", мөн тухайн объектын өөрийнх нь масс буюу "m" -ийг харгалзан үзсэн томъёогоор тайлбарлав.

Бүх хүчний үр дүн бага биш, тэгтэй тэнцүү биш тохиолдолд л энэ томьёо оршин тогтнох боломжтой гэдгийг тодруулах хэрэгтэй. Энэ хууль нь зөвхөн гэрлээс бага хурдтай хөдөлдөг биед хамаарна.

Ашигтай видео: Ньютоны нэг ба хоёрдугаар хуулиуд

гурав дахь хууль

"Үйлдэл болгонд хариу үйлдэл байдаг" гэсэн хэллэгийг олон хүн сонссон. Энэ нь ихэвчлэн ерөнхий боловсролын зорилгоор төдийгүй боловсролын зорилгоор ашиглагддаг бөгөөд хүч болгонд агуу нэгэн байдаг гэдгийг тайлбарладаг.

Энэхүү томъёолол нь Исаак Ньютоны өөр нэг шинжлэх ухааны мэдэгдэл, эс тэгвээс түүний гурав дахь хуулиас үүдэлтэй бөгөөд энэ нь аливаа биетэй холбоотой байгаль дахь янз бүрийн хүчний харилцан үйлчлэлийг тайлбарладаг.

Ньютоны гуравдахь хуулинд дараахь тодорхойлолт байдаг: объектууд нь ижил шинж чанартай (объектуудын массыг холбож, шулуун шугамын дагуу чиглүүлсэн) хүчээр бие биедээ нөлөөлдөг бөгөөд тэдгээр нь модулиудад тэнцүү бөгөөд нэгэн зэрэг өөр өөр чиглэлд чиглүүлдэг. Энэ томъёолол нь нэлээд төвөгтэй сонсогдож байгаа ч хуулийг энгийн үгээр тайлбарлахад хялбар байдаг: хүч бүр өөрийн гэсэн эсэргүүцэлтэй эсвэл эсрэг чиглэлд чиглэсэн тэнцүү хүчтэй байдаг.

Жишээлбэл, буудсан их бууг авбал хуулийн утга учрыг ойлгоход хамаагүй хялбар болно. Буу нь суманд буугаар үйлчилдэгтэй адил хүчээр ажилладаг. Энэ нь буудлагын үеэр их бууны бага зэрэг буцах хөдөлгөөнөөр нотлогдох бөгөөд энэ нь бууны суманд үзүүлэх нөлөөг батлах болно. Хэрэв бид газарт унасан ижил алимыг жишээ болгон авч үзвэл алим, дэлхий хоёр бие биендээ ижил хүчээр үйлчилдэг нь тодорхой болно.

Хуульд мөн эхний биеийн (F1) болон хоёр дахь (F2) хүчийг ашигладаг математикийн тодорхойлолт байдаг:

Хасах тэмдэг нь хоёр өөр биеийн хүчний векторууд эсрэг чиглэлд чиглэгдэж байгааг харуулж байна. Үүний зэрэгцээ эдгээр хүч нь нэг биетэй биш харин хоёр биетэй харьцангуй чиглэгддэг тул бие биенээ нөхдөггүй гэдгийг санах нь зүйтэй.

Ашигтай видео: Унадаг дугуйн жишээн дээрх Ньютоны 3 хууль

Гаралт

Ньютоны эдгээр хуулиудыг насанд хүрсэн хүн бүр товч бөгөөд тодорхой мэдэж байх ёстой, учир нь эдгээр нь механикийн үндэс суурь бөгөөд эдгээр хэв маяг нь бүх нөхцөлд ажиглагддаггүй ч өдөр тутмын амьдралдаа үйлчилдэг. Тэд сонгодог механикт аксиом болж, тэдгээрийн үндсэн дээр хөдөлгөөн ба энергийн тэгшитгэлүүд (импульсийн хадгалалт ба механик энергийн хадгалалт) үүссэн.

-тай холбоотой

Ньютоны хуулиудын тайлбар нь сонгодог механикийг ойлгоход зайлшгүй шаардлагатай хамгийн чухал үе шат юм. Тэдгээрийн гурав нь: инерци, хөдөлгөөн, биеүүдийн харилцан үйлчлэл.

Ньютоны үед механик үйл явцын ажиглалтын асар их хэмжээний судалгаа аль хэдийн хуримтлагдсан байв. Усан онгоц, барилга байгууламж, үйлдвэрүүд баригдсан. Үйлдвэрлэлийн машин хэрэгсэл, механизм, дайны алсын хараанд зориулсан их бууны хэсгүүдийг боловсруулсан. Галилео, Декарт, Борелли нарын шинжлэх ухааны бүтээлүүд нь сонгодог механикийн үндсэн хуулиудыг гаргахад шаардлагатай бүх суурийг аль хэдийн агуулсан байв. Өнөөдөр Ньютоны аливаа хуулийг олон тооны туршилтуудын ерөнхий үр дүнд үндэслэн аксиом гэж үздэг.

Ньютоны анхны хууль

Хэрэв ямар нэгэн хүчний нөлөө байхгүй эсвэл эдгээр хүчний үйлчлэл нөхөн олгогдсон тохиолдолд биетүүд шулуун, жигд хөдөлдөг инерцийн лавлагаа системүүд байдаг гэж Ньютон бичжээ.

Бөмбөлөг, туйлын тэгш гадаргуутай гэж бодъё, бид агаарын эсэргүүцэл ба үрэлтийн хүчийг үл тоомсорлох болно. Хэрэв бид үүнийг ийм нөхцөлд түлхэх юм бол бөмбөг хурдыг өөрчлөхгүйгээр үүрд эргэлдэнэ. Үүний шалтгаан нь инерци юм - бөмбөг ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй бол хэмжээ, чиглэлд хурдыг хадгалах чадвар юм. Мэдээжийн хэрэг, бодит байдал дээр ийм нөхцөл байдал үүсдэггүй. Бөмбөлөгний гадаргуу нь замын гадаргууг үрж, агаарын эсэргүүцлийг даван туулах эсвэл салхи гэх мэт бусад хүчин зүйлүүдтэй мөргөлдөх шаардлагатай болно.

Ньютон энэ хуулийг анх гаргасан хүн биш. Түүний өмнө Галилео Галилей бие нь амарч, эсвэл гадны хүч байхгүй үед жигд хөдөлдөг гэж бичсэн байдаг. Гэхдээ тэр л энэ чиглэлийн бүх мэдлэгийг нэг дор нэгтгэсэн

Ньютоны хоёр дахь хууль

Ньютоны хоёрдахь хуульд дээр дурдсан инерцийн хүрээн дэх объектын хурдатгал нь түүний масстай урвуу пропорциональ бөгөөд хэрэглэсэн хүчний хэмжээтэй шууд пропорциональ байна. Өөрөөр хэлбэл, объектод үйлчилж буй хүч, хурдатгал ба түүний массын хооронд холбоо тогтоогддог.

Энд a нь хурдатгал, F нь үйлчлэх хүч, m нь түүний масс юм.

Хэрэв хэд хэдэн хүч байгаа бол үүнийг F үзүүлэлтүүдийн вектор нийлбэр болгон томъёонд тусгасан болно.

Энэ хуулийг жишээ болгон авч үзье. Бодит байдал дээр бөмбөгний хурд байнга өөрчлөгддөг, ямар нэг шалтгааны улмаас удааширч эсвэл хурдасч болно. Энэ нь тодорхой хүч үүн дээр ажиллаж эхлэх үед тохиолддог. Хэрэв өөрчлөлт жигд явагддаг бол ийм хөдөлгөөнийг жигд хурдасгасан гэж нэрлэдэг. Унах үед бүх объект g тогтмол утгатай тэнцүү чөлөөт уналтын хурдатгалд өртдөг тул жигд хурдатгалтай хөдөлдөг. Энэ нь таталцлын нөлөөллөөс үүдэлтэй.

Мэдэх нь сонирхолтой!

физикийн бусад даалгавруудын нэгэн адил шийдэгддэг. Тиймээс бид ердийн алгоритмыг тохируулдаг. Үүнийг хийхийн тулд биеийн хөдөлгөөн яг юу болохыг ойлгох хэрэгтэй. Энэ нь тэдний орон зайд байр сууриа өөрчилсөн явдал юм. Үнэлгээний хувьд хурд, цаг, зай, объектын тоо гэсэн ойлголттой ажилладаг.

Ньютоны гурав дахь хуулийг биетүүд гэрлийн хурдаас хамаагүй бага хурдтай хөдөлж байх үед л ашигладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Өнөөдөр "бие" гэсэн нэр томъёог "материалын цэг" гэх мэт ойлголтоор сольж байгаа бөгөөд энэ нь эргэлтийн хөдөлгөөн хийх боломжгүй зүйл юм.

Ньютоны гурав дахь хууль

Энэ хуулийн тайлбарт хоёр объектын харилцан үйлчлэл нь тэнцүү бөгөөд эсрэг чиглэлд чиглэгддэг. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв объект дээр хүч үйлчилдэг бол ижил утгатай боловч эсрэг чиглэлд чиглэсэн хүч бүхий объектын нөлөөлөлд өртдөг хоёр дахь материаллаг цэг байх ёстой. Энэ хэв маягийг харилцан үйлчлэлийн хууль гэж нэрлэдэг.

Тодорхойлсон тогтмол байдлын жишээг өгье. Хоёр тэрэг байна. Нэгэнд нь бид уян хатан металл хавтанг хавсаргаж, нугалж, утсаар холбоно. Бид хоёр дахь тэргийг тавагны ирмэг дээр хүрч, утсыг таслав. Нэг төрлийн булаг болж хувирсан хавтан огцом дээшилж, тэрэгнүүд хурдатгал аван хөдөлж эхэлнэ. Тэдний масс ижил тул хурдатгал ба хурд нь үнэмлэхүй утгаараа тэнцүү байх болно. Тэргэнцэрүүд ижил зайд хөдөлнө.

Эхний тэргэнцэрт нь ачиж, нэг төрлийн пүршийг дахин идэвхжүүлье. Энэ удаад тэд өөр зайд шилжих болно, учир нь ачаатай тэрэгний хурдатгал нь үнэ цэнэ багатай байх болно. Дээд талд байрлуулсан ачаалал бага байх тусам тухайн объектын олж авсан хурдатгал их байх болно гэдгийг тэмдэглэж болно.

Энд F1 ба F2 нь төрөл бүрийн хүчийг илэрхийлдэг. Векторуудын олон чиглэлтэй байдал нь хасах тэмдгийг илэрхийлдэг.

Ньютоны өмнөх хуулиудыг эргэн санахад объектууд бие биетэйгээ харилцан үйлчлэх үед гарч ирдэг, гэхдээ өөр өөр материаллаг цэгүүдэд үйлчлэх хүчнүүд хоорондоо тэнцвэртэй байдаггүй гэдгийг бид тэмдэглэж байна. Тэд нэг биед наалдсан тохиолдолд л тэнцвэртэй болно.

Эдгээр хуулиудад олон ажил бий. Тэдгээрийг хоёр үндсэн төрөлд хувааж болно:

Ньютоны хууль мэдэгдэж байгаа тул объектын хөдөлгөөнд нөлөөлж буй хүчийг олох шаардлагатай.
Тухайн объектод юу нөлөөлж байгааг мэдэж Ньютоны хуулийг тодорхойл.

Ньютоны хуулиуд- сонгодог механикийн үндэс суурь болох гурван хууль, хэрэв түүнийг бүрдүүлэгч биетүүдийн хүчний харилцан үйлчлэл нь мэдэгдэж байгаа бол аливаа механик системийн хөдөлгөөний тэгшитгэлийг бичих боломжийг олгодог. Анх Исаак Ньютон "Байгалийн философийн математикийн зарчмууд" (1687) номонд бүрэн томъёолсон.

Ньютоны анхны хууль нь инерциал тооллын систем байдаг гэсэн байр суурийг илэрхийлдэг. Тиймээс үүнийг бас нэрлэдэг Инерцийн хууль. Инерци гэдэг нь биед ямар ч хүч үйлчлэхгүй байх үед хөдөлгөөний хурдыг (хэмжээ болон чиглэлд аль алинд нь) хадгалах үзэгдэл юм. Биеийн хурдыг өөрчлөхийн тулд түүнд ямар нэгэн хүчээр үйлчлэх шаардлагатай. Мэдээжийн хэрэг, өөр өөр биед ижил хэмжээний хүчний үйлчлэлийн үр дүн өөр байх болно. Тиймээс биеийг инерци гэж нэрлэдэг. Инерци гэдэг нь биетүүдийн хурдны өөрчлөлтийг эсэргүүцэх шинж чанар юм. Инерцийн утга нь биеийн массаар тодорхойлогддог.

Орчин үеийн үг хэллэг

Орчин үеийн физикт Ньютоны анхны хуулийг ихэвчлэн дараах байдлаар томъёолдог.

Материаллаг цэг нь гадны нөлөөлөл байхгүй үед хурдны хэмжээ, чиглэлийг хязгааргүй хадгалж байдаг инерцийн гэж нэрлэгддэг ийм жишиг хүрээнүүд байдаг.

Гадны нөлөөлөл байгаа боловч харилцан нөхөгддөг нөхцөлд энэ хууль нь бас үнэн юм (энэ нь Ньютоны 2-р хуулиас үүдэлтэй, учир нь нөхөн олговрын хүч нь биед тэг нийт хурдатгал өгдөг).

Түүхэн үг хэллэг

Ньютон "Байгалийн философийн математикийн зарчмууд" номондоо механикийн анхны хуулийг дараах хэлбэрээр томъёолжээ.

Бие бүр энэ төлөвийг өөрчлөхөд хэрэглэсэн хүчээр албадах хүртэл, эсвэл жигд, шулуун хөдөлгөөнтэй хэвээр байна.

Орчин үеийн үүднээс авч үзвэл ийм томъёолол нь хангалтгүй юм. Нэгдүгээрт, "бие" гэсэн нэр томъёог "материалын цэг" гэсэн нэр томъёогоор солих хэрэгтэй, учир нь гадны хүч байхгүй үед хязгаарлагдмал хэмжээтэй бие нь эргэлтийн хөдөлгөөнийг хийж чаддаг. Хоёрдугаарт, хамгийн чухал нь Ньютон өөрийн бүтээлдээ үнэмлэхүй орон зай, цаг хугацааны үнэмлэхүй тогтсон хэмжүүрийн оршин тогтнолд тулгуурласан бөгөөд орчин үеийн физик энэ санааг үгүйсгэдэг. Нөгөөтэйгүүр, дурын (эргэдэг гэх мэт) лавлагааны системд инерцийн хууль буруу байна. Тиймээс Ньютоны томъёололыг тодруулах шаардлагатай байна.

Ньютоны хоёр дахь хууль

Ньютоны хоёр дахь хууль нь материаллаг цэгт үзүүлэх хүч ба энэ цэгийн хурдатгалын хоорондын хамаарлыг тодорхойлдог хөдөлгөөний дифференциал хууль юм. Үнэн хэрэгтээ Ньютоны хоёр дахь хууль нь массыг сонгосон инерцийн сануулгын систем (ISR) дахь материаллаг цэгийн инерцийн илрэлийн хэмжүүр болгон нэвтрүүлдэг.

Энэ тохиолдолд материаллаг цэгийн масс нь цаг хугацааны хувьд тогтмол бөгөөд түүний хөдөлгөөн, бусад биетэй харилцах ямар ч шинж чанараас үл хамаарна гэж үздэг.

Орчин үеийн үг хэллэг

Хэмжилтийн нэгжийн тохиромжтой сонголтоор энэ хуулийг дараах томъёогоор бичиж болно.

материалын цэгийн хурдатгал хаана байна;
материаллаг цэгт үйлчлэх хүч;
нь материаллаг цэгийн масс юм.

Ньютоны хоёр дахь хуулийг импульсийн ойлголтыг ашиглан ижил төстэй хэлбэрээр томъёолж болно.

Инерцийн тооллын системд материаллаг цэгийн импульсийн өөрчлөлтийн хурд нь түүнд үйлчлэх бүх гадны хүчний үр дүнтэй тэнцүү байна.

цэгийн импульс хаана байна, хурд нь хаана байна, цаг хугацаа байна. Өмнөхтэй адилаар энэ томъёоллын дагуу материаллаг цэгийн масс цаг хугацааны хувьд өөрчлөгдөөгүй гэж үздэг.

Заримдаа хувьсах масстай биетүүдийн хувьд тэгшитгэлийн хамрах хүрээг өргөтгөх оролдлого хийдэг. Гэсэн хэдий ч тэгшитгэлийг ийм өргөн хүрээтэй тайлбарлахын зэрэгцээ өмнө нь хүлээн зөвшөөрөгдсөн тодорхойлолтуудыг эрс өөрчилж, үндсэн ойлголтуудын утгыг өөрчлөх шаардлагатай байна. материаллаг цэг, импульс ба хүч.

Хэд хэдэн хүч материаллаг цэг дээр суперпозиция зарчмыг харгалзан ажиллах үед Ньютоны хоёр дахь хуулийг дараах байдлаар бичнэ.

эсвэл хэрэв хүч цаг хугацаанаас хамааралгүй бол

Ньютоны хоёрдахь хууль нь зөвхөн гэрлийн хурдаас хамаагүй бага хурд болон инерциал тооллын системд хүчинтэй. Гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдны хувьд харьцангуйн онолын хуулиудыг ашигладаг.

Хоёрдахь хуулийн онцгой тохиолдлыг (for ) эхнийхтэй дүйцэхүйц гэж үзэх боломжгүй, учир нь эхний хууль нь IFR байгаа гэдгийг нотолсон бөгөөд хоёр дахь нь IFR-д аль хэдийн томъёологдсон байдаг.

Түүхэн үг хэллэг

Ньютоны анхны жор:

Импульсийн өөрчлөлт нь хэрэглэсэн хөдөлгөгч хүчтэй пропорциональ бөгөөд энэ хүч үйлчлэх шулуун шугамын чиглэлд явагдана.

Ньютоны гурав дахь хууль

Энэ хууль материаллаг хоёр цэгт юу тохиолдохыг тайлбарладаг. Жишээлбэл, хоёр материаллаг цэгээс бүрдэх хаалттай системийг ав. Эхний цэг нь хоёр дахь дээр тодорхой хүчээр, хоёр дахь нь эхнийх нь хүчээр үйлчилж болно. Хүчнүүд ямар холбоотой вэ? Ньютоны гуравдахь хууль нь үйлчлэлийн хүч нь хэмжээсээрээ тэнцүү бөгөөд урвалын хүчний эсрэг чиглэлтэй байна. Эдгээр хүч нь янз бүрийн материаллаг цэгүүдэд үйлчилдэг тул огт нөхөн төлдөггүй гэдгийг бид онцолж байна.

Орчин үеийн үг хэллэг

Хуульд хосуудын харилцан үйлчлэлийн зарчмыг тусгасан.

Түүхэн үг хэллэг

Үйлдэл нь үргэлж тэнцүү бөгөөд эсрэг хариу үйлдэлтэй байдаг, эс тэгвээс хоёр бие бие биенийхээ харилцан үйлчлэл нь тэнцүү бөгөөд эсрэг чиглэлд чиглэгддэг.

Лоренцын хүчний хувьд Ньютоны гуравдахь хууль үйлчлэхгүй. Үүнийг бөөмсийн хаалттай систем ба цахилгаан соронзон орон дахь импульс хадгалагдах хууль болгон дахин томъёолж байж л түүний хүчинтэй байдлыг сэргээж чадна.

дүгнэлт

Зарим сонирхолтой дүгнэлтүүд Ньютоны хуулиас шууд гардаг. Ньютоны гуравдахь хуульд биетүүд хэрхэн харилцан үйлчлэлцсэн ч нийт импульсээ өөрчилж чадахгүй гэж хэлдэг. импульс хадгалагдах хууль. Цаашилбал, хэрэв бид хоёр биеийн харилцан үйлчлэлийн потенциал нь зөвхөн эдгээр биеийн координатын зөрүүний модулиас хамаарна гэж үзвэл бид дараах байдалтай байна. нийт механик энерги хадгалагдах хуульхарилцан үйлчилдэг байгууллагууд:

Ньютоны хуулиуд бол механикийн үндсэн хуулиуд юм. Механик системийн хөдөлгөөний тэгшитгэлийг тэдгээрээс гаргаж авч болно. Гэсэн хэдий ч механикийн бүх хуулиудыг Ньютоны хуулиас гаргаж болохгүй. Жишээлбэл, дэлхийн таталцлын хууль эсвэл Хукийн хууль нь Ньютоны гурван хуулийн үр дагавар биш юм.