Одиннадцатый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Motion in two and three dimensions  1.1.3. Перемещение и Расстояние  1.1.4. Скорость и вектор скорости  1.1.5. Ускорение и замедление  1.1.6. Графический анализ движения  1.1.7. Уравнения движения (расширенные выводы)  1.1.8. Свободное падение и терминальная скорость  1.1.9. Projectile motion  1.1.10. Относительная скорость в одномерном и двумерном пространстве  1.1.11. Motion of a car on an inclined plane  1.2. Dynamics  1.2.1. Законы движения Ньютона и их применения  1.2.2. Инерция и первый закон Ньютона  1.2.3. Force and types of force  1.2.4. Static and kinetic friction  1.2.5. Круговое движение и центростремительное ускорение  1.2.6. Неравномерное круговое движение  1.2.7. Банкинг дорог и кривых  1.2.8. Импульс и момент  1.2.9. Сохранение импульса в одномерной и двумерной пространстве  1.2.10. Применения третьего закона Ньютона  1.3. Работа, Энергия и Мощность  1.3.1. Работа, выполняемая постоянной и переменной силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая и потенциальная энергия  1.3.4. Гравитационная и упругая потенциальная энергия  1.3.5. Сохранение механической энергии  1.3.6. Мощность и мгновенная мощность  1.3.7. Эффективность машин  1.3.8. Работа, выполненная консервативными и неконсервативными силами  1.4. Вращательное движение  1.4.1. Крутящий момент и угловое ускорение  1.4.2. Равновесие вращения  1.4.3. Момент инерции и его применения  1.4.4. Угловой момент и его сохранение  1.4.5. Kinetic energy of rolling motion and rotation  1.4.6. Теорема параллельных и перпендикулярных осей  1.4.7. Динамика вращательного движения
  2. Гравитационная сила  2.1. Универсальное тяготение  2.1.1. Newton's law of universal gravitation  2.1.2. Гравитационное поле и потенциал  2.1.3. Изменение ускорения из-за гравитации  2.1.4. Kepler's laws of planetary motion  2.1.5. Orbital mechanics and satellites  2.1.6. Скорость ухода и орбитальная скорость  2.1.7. Weightlessness and free fall  2.1.8. Gravitational potential energy and energy in orbits  2.1.9. Черные дыры и гравитационное линзирование
  3. Свойства вещества  3.1. Механика жидкости  3.1.1. Плотность и давление в жидкостях  3.1.2. Pascal's theory and applications  3.1.3. Принцип Архимеда и плавучесть  3.1.4. Уравнение Бернулли и его применения  3.1.5. Continuity equation and the Venturi effect  3.1.6. Surface tension and capillarity  3.1.7. Вязкость и закон Пуазейля  3.1.8. Число Рейнольдса и турбулентность  3.2. Упругость и деформация  3.2.1. Hooke's law and the stress-strain relation  3.2.2. Модуль упругости и его применения  3.2.3. Deformation and yield strength of solids
  4. Thermal physics  4.1. Тепло и температура  4.1.1. Thermometric properties and temperature scale  4.1.2. Термическое расширение твердых тел, жидкостей и газов  4.1.3. Система теплообмена  4.1.4. Удельная теплоемкость и калориметрия  4.1.5. Скрытая теплота и фазовый переход  4.2. Кинетическая теория газов  4.2.1. Молекулярная модель газов  4.2.2. Кинетическое объяснение температуры  4.2.3. Уравнение идеального газа и отклонения  4.2.4. Mean free path and Maxwell–Boltzmann distribution  4.3. Законы термодинамики  4.3.1. Нулевой закон и тепловое равновесие  4.3.2. Первый закон и внутренняя энергия  4.3.3. The Second Law and Entropy  4.3.4. Цикл Карно и тепловые двигатели  4.3.5. Холодильники и тепловые насосы
  5. Волны и колебания  5.1. Простое гармоническое движение  5.1.1. Уравнения гармонических колебаний  5.1.2. Энергия в МГД  5.1.3. Damped and forced oscillations  5.1.4. Резонанс и приложения  5.1.5. Pendulum and spring-mass system  5.2. Волновое движение  5.2.1. Типы механических волн  5.2.2. Волновое движение и перенос энергии  5.2.3. Superposition Principle and Standing Waves  5.2.4. Reflection, Refraction and Diffraction  5.2.5. Эффект Доплера в звуке и свете  5.2.6. Pulsations and interference
  6. Electricity and Magnetism  6.1. Электростатика  6.1.1. Электрический заряд и его сохранение  6.1.2. Закон Кулона и его применение  6.1.3. Электрическое поле и электрический поток  6.1.4. Электрический потенциал и потенциальная энергия  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Электрический ток  6.2.1. Закон Ома и электрическое сопротивление  6.2.2. Сопротивление и температурная зависимость  6.2.3. Законы Кирхгофа и анализ цепей  6.2.4. Электрическая мощность и эффективность  6.2.5. Combination of resistors  6.3. Magnetism and Electromagnetism  6.3.1. Магнитные поля и их источники  6.3.2. Магнитная сила на движущиеся заряды  6.3.3. Electromagnetic induction  6.3.4. Законы Фарадея и Ленца  6.3.5. Индуктивность и трансформатор  6.3.6. Переменный ток и его применение
  7. Оптика  7.1. Отражение и преломление  7.1.1. Законы отражения и преломления  7.1.2. Зеркала и линзы  7.1.3. Total internal reflection and optical fiber  7.2. Волновая оптика  7.2.1. Интерференция и дифракция  7.2.2. Двойной щелевой эксперимент Юнга  7.2.3. Поляризация света
  8. Modern Physics  8.1.1. Photoelectric effect and Einstein's theory  8.1.2. Двойственность волны и частицы  8.1.3. Heisenberg's uncertainty principle  8.1.4. Эффект Комптона  8.2. Atomic and Nuclear Physics  8.2.1. Атомная модель и уровни энергии  8.2.2. Радиоактивный распад и период полураспада  8.2.3. Ядерное деление и синтез
  9. Электроника и связь  9.1. Semiconductors  9.1.1. pn junction and diode  9.1.2. Транзисторы и логические элементы  9.1.3. Интегральные схемы и их применения  9.2. Communication Systems  9.2.1. Основы аналоговой и цифровой связи  9.2.2. Беспроводная и оптическая связь  9.2.3. Модуляция и демодуляция

Одиннадцатый класс → Механика → Dynamics ↓


Законы движения Ньютона и их применения


Законы движения Ньютона являются основополагающими принципами в области механики, подотрасли физики. Эти законы описывают взаимоотношения между телом и воздействующими на него силами. Исаак Ньютон сформулировал эти законы в конце XVII века, и с тех пор они стали основой нашего понимания движения и механики окружающего нас мира.

Первый закон движения: закон инерции

Первый закон движения утверждает, что объект в состоянии покоя будет оставаться в состоянии покоя, а объект в движении будет продолжать двигаться, если на него не действует внешняя сила. Это понятие обычно известно как инерция.

Проще говоря, первый закон утверждает, что вещи не могут начать двигаться, останавливаться или менять направление самостоятельно. Все изменения в движении объекта требуют усилия.

Например, рассмотрим книгу, лежащую на столе. Она останется там, пока кто-то не поднимет ее или внешняя сила не сдвинет ее. Аналогично, мяч, катящийся по полу, будет продолжать катиться, пока не столкнется с препятствием или не замедлится из-за трения.

Давайте продемонстрируем эту концепцию простым визуальным примером, используя код для создания базового движущегося объекта, который останавливается, когда наталкивается на невидимую силу, такую как трение:

Применения в реальном мире

  • Ремни безопасности в автомобилях разработаны на основе первого закона. В случае автомобильной аварии, из-за инерции, пассажиры продолжают двигаться, но ремни безопасности обеспечивают внешнюю силу, необходимую для удержания их на месте.
  • Понятие инерции важно в движении космических кораблей, где нет трения, поэтому они продолжают двигаться в том же направлении, если не применяется другая сила.

Второй закон движения: закон ускорения

Второй закон движения описывает, как скорость объекта изменяется при воздействии на него внешней силы. Математически это выражается как:

F = m * a

Где:

  • F — прикладываемая сила,
  • m — масса объекта,
  • a — производимое ускорение.

Это уравнение говорит нам, что приложенная к объекту сила прямо пропорциональна ускорению этого объекта. Чем тяжелее объект (больше масса), тем больше силы требуется для его ускорения.

Допустим, тележку толкают по прямому пути. Если приложить силу, ее ускорение будет зависеть от массы тележки. Более тяжелой тележке требуется больше сил, чтобы достичь того же ускорения, что и более легкой тележке.

Давайте представим это как движущееся транспортное средство, на которое действует сила:

Применения в реальном мире

  • Второй закон гравитации учитывается при расчете потребности в топливе для запуска ракеты, чтобы преодолеть земное тяготение.
  • В инженерии этот принцип используется для проектирования тормозов в транспортных средствах, которые обеспечивают достаточную силу для замедления и остановки транспортного средства.

Третий закон движения: действие и противодействие

Третий закон движения утверждает, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Это означает, что силы всегда действуют парами.

Если объект A оказывает силу на объект B, то объект B также оказывает силу той же величины и в противоположном направлении на объект A.

Рассмотрим действие толкания в стену. Ваши руки оказывают силу на стену, и стена оказывает равную и противоположную силу на ваши руки. Хотя стена не движется, силы равны по величине и противоположны по направлению.

Давайте изобразим это взаимодействие простой визуальной парой взаимодействующих сил:

Применения в реальном мире

  • Гребля на лодке включает в себя толкание воды веслами назад (действие), что приводит к движению лодки вперед (противодействие).
  • В спорте, прыгая с трамплина, доска толкает ныряльщика назад, поднимая его в воздух.

Объединение правил: понимание импульса

Законы Ньютона не являются просто независимыми законами, они работают вместе для объяснения различных явлений в механике. Например, при анализе движения объектов под воздействием различных сил важно использовать все три закона для определения результирующего движения.

Пример: коробка на наклонной плоскости

Представьте коробку, скользящую по наклонной плоскости. Вовлеченные силы включают гравитацию, трение и нормальную силу поверхности наклона. Применяя законы Ньютона:

  • Используйте первый закон, чтобы понять, что без трения коробка будет продолжать ускоряться бесконечно.
  • Второй закон помогает рассчитать ускорение, учитывая такие силы, как гравитация и трение.
  • Третий закон очевиден, так как коробка оказывает силу на наклон, в то время как наклон оказывает равную и противоположную силу на коробку.

Заключение

Законы движения Ньютона предоставляют важные инсайты в механику движения. Они не только объясняют фундаментальную физику, но и имеют важные приложения в инженерии, технологиях и повседневной жизни. От простых задач, таких как спорт, до сложных задач, таких как запуск спутников, эти законы остаются неотъемлемой частью понимания и предсказания поведения объектов в движении.

Эти принципы подчеркивают мощь достижений Ньютона, направляя ученых и инженеров в инновационных способах исследования и взаимодействия с физическим миром вокруг нас.


Одиннадцатый класс → 1.2.1


U
username
0%
завершено в Одиннадцатый класс

← Предыдущий (1.2)
Dynamics
Следующий (1.2.2) →
Инерция и первый закон Ньютона

Комментарии 



Законы движения Ньютона и их применения

https://www.physicsflow.com/g11/1.2.1?pfal=ru