Студент бакалавриата
  1. Классическая механика  1.1. динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. движение снаряда  1.1.4. Относительная скорость  1.1.5. Равномерное круговое движение  1.1.6. Неравномерное круговое движение  1.1.7. Системы отсчета и преобразования  1.2. Законы движения Ньютона  1.2.1. Первый закон движения  1.2.2. Second law of motion  1.2.3. Third Law of Motion  1.2.4. Применение законов Ньютона  1.2.5. Трение и его виды  1.2.6. Диаграмма свободного тела  1.2.7. Ограничения и псевдо-силы  1.3. Work and Energy  1.3.1. работа, проделанная силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия в классической механике  1.3.5. Консервативные и неконсервативные силы  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и КПД  1.4. Скорость и столкновения  1.4.1. Линейный импульс  1.4.2. Закон сохранения импульса  1.4.3. Impulse and impact force  1.4.4. Упругие и неупругие столкновения  1.4.5. Центр масс и скорость  1.4.6. Rocket Propulsion  1.5. Вращательное движение  1.5.1. Крутящий момент и угловой момент  1.5.2. Момент инерции  1.5.3. Кинематика вращения  1.5.4. Вращательная энергия  1.5.5. Rolling Motion  1.5.6. Precession and gyroscopic motion  1.6. Gravitational force  1.6.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.6.2. Гравитационная потенциальная энергия  1.6.3. Orbital mechanics  1.6.4. Kepler's laws of planetary motion  1.6.5. Гравитационное поле и потенциал  1.7. Fluid mechanics  1.7.1. Давление и принцип Паскаля  1.7.2. Плавучесть и принцип Архимеда  1.7.3. Динамика жидкостей и принцип Бернулли  1.7.4. Вязкость и закон Пуазейля  1.7.5. Поверхностное натяжение и капиллярность  1.8. Колебания и волны  1.8.1. Простое Гармоническое Движение  1.8.2. Затухающие и вынужденные колебания  1.8.3. Связанные колебания и нормальные режимы  1.8.4. Wave properties and types  1.8.5. Звуковые волны и эффект Доплера  1.8.6. Интерференция волн и суперпозиция
  2. Электромагнетизм  2.1. Электростатика  2.1.1. Electric charge and properties  2.1.2. Coulomb's law  2.1.3. Электрическое поле и электрический потенциал  2.1.4. Закон Гаусса  2.1.5. Capacitance and Dielectric  2.1.6. Электрический диполь и потенциальная энергия  2.2. Electric circuits  2.2.1. Ток и сопротивление  2.2.2. Закон Ома  2.2.3. Kirchhoff's Laws  2.2.4. RC цепь  2.2.5. AC Circuits and Reactance  2.2.6. Электрическая мощность и энергия  2.3. Магнетизм  2.3.1. Магнитные поля и силы  2.3.2. Закон Ампера  2.3.3. Magnetic dipole moment  2.3.4. Закон Био-Савара  2.3.5. Magnetic Materials and Hysteresis  2.4. Электромагнитная индукция  2.4.1. Закон Фарадея  2.4.2. Lenz's law  2.4.3. Самоиндукция и взаимная индукция  2.4.4. Трансформаторы и индуктивные цепи  2.5. Уравнения Максвелла  2.5.1. Закон Гаусса для электричества  2.5.2. Закон Гаусса для магнетизма  2.5.3. Закон индукции Фарадея  2.5.4. Ampere-Maxwell law  2.5.5. Electromagnetic waves
  3. Термодинамика  3.1. Laws of Thermodynamics  3.1.1. Нулевой закон термодинамики  3.1.2. Первый закон термодинамики  3.1.3. Второй закон  3.1.4. Третий закон  3.2. Тепло и работа  3.2.1. Теплопередача (кондукция, конвекция, излучение)  3.2.2. Термическое расширение  3.2.3. Тепловые двигатели и холодильники  3.2.4. Цикл Карно и эффективность  3.3. Статистическая механика  3.3.1. Распределение Максвелла–Больцмана  3.3.2. Энтропия и Вероятность  3.3.3. Функция распределения  3.3.4. Статистика Ферми–Дирака и Бозе–Эйнштейна
  4. Оптика  4.1. Геометрическая оптика  4.1.1. Отражение и преломление  4.1.2. Mirrors and lenses  4.1.3. Optical Instruments  4.1.4. Fermat's principle  4.2. Оптика волн  4.2.1. Интерференция в волновой оптике  4.2.2. Дифракция  4.2.3. Поляризация  4.2.4. Когерентность и голография
  5. Квантовая механика  5.1. Дуализм волна-частица  5.1.1. Излучение абсолютно черного тела в дуализме волны-частицы в квантовой механике  5.1.2. Фотоэлектрический эффект  5.1.3. Комптоновское рассеяние  5.1.4. Длина волны де Бройля  5.2. Уравнение Шрёдингера  5.2.1. Стационарное уравнение Шрёдингера  5.2.2. Частица в ящике  5.2.3. Quantum Tunneling  5.2.4. Потенциальные ямы и барьеры  5.3. Квантовые состояния  5.3.1. Функция волны  5.3.2. Quantum operators  5.3.3. Принцип неопределённости Гейзенберга  5.3.4. Угловой момент и спин
  6. Относительность  6.1. Special relativity  6.1.1. Преобразования Лоренца  6.1.2. Временное расширение и сокращение длины  6.1.3. Релятивистская энергия и импульс  6.2. Общая теория относительности  6.2.1. Принцип Эквивалентности  6.2.2. Метрика Шварцшильда  6.2.3. Гравитационные волны  6.2.4. Чёрные дыры и горизонты событий
  7. Физика твердого тела  7.1. Кристаллическая структура  7.1.1. Решетки Бравэ  7.1.2. Рентгеновская дифракция  7.1.3. Band theory  7.1.4. Фононы и колебания решетки  7.2. Electrical and Magnetic Properties  7.2.1. Conductors, Semiconductors and Insulators  7.2.2. Сверхпроводимость  7.2.3. Эффект Холла
  8. Ядерная и частичная физика  8.1. Atomic Structure  8.1.1. Атомная модель  8.1.2. Энергия связи ядра  8.2. Радиоактивность  8.2.1. Alpha, beta, gamma decay  8.2.2. Период полураспада  8.2.3. Ядерное деление и слияние  8.3. Particle physics  8.3.1. Standard Model  8.3.2. Кварки и лептоны  8.3.3. антиматерия  8.3.4. Фундаментальные взаимодействия
  9. Астрофизика и космология  9.1. Эволюция звезд  9.1.1. Звездообразование  9.1.2. Чёрные дыры и нейтронные звёзды  9.1.3. Белые карлики и сверхновые  9.2. Космология  9.2.1. Теория Большого взрыва  9.2.2. Dark matter and dark energy  9.2.3. Космическое микроволновое фоновое излучение

Студент бакалавриата → Классическая механика → Законы движения Ньютона ↓


Применение законов Ньютона


Законы движения Ньютона - это фундаментальные принципы, которые составляют основу классической механики. Эти законы описывают, как движутся объекты в различных контекстах и взаимодействуют с силами. В этом детальном исследовании мы подробно рассмотрим применение трех законов движения Ньютона. Мы рассмотрим все, начиная с простых примеров, иллюстрирующих эти концепции, и до более сложных ситуаций, демонстрирующих их мощь в решении реальных физических задач. Разбивая эти принципы на доступные части, мы стремимся обеспечить полное понимание их использования в физике.

Первый закон Ньютона: закон инерции

Первый закон Ньютона гласит, что объект будет оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действует внешняя сила. Этот закон часто называют законом инерции. Понятие здесь важно для понимания того, почему объекты сопротивляются изменениям своего состояния движения.

Пример 1: Книга на столе
Представьте книгу, лежащую на столе. Согласно первому закону Ньютона, эта книга останется на месте, если на нее не действует внешняя сила. Если вы передвинете и толкнете книгу, вы применяете внешнюю силу, и книга сдвинется.

Книга нормальная сила Гравитация

В этом случае, когда книга находится в покое, силы, действующие на нее (гравитация, притягивающая ее вниз, и стол, обеспечивающий подъемную силу), сбалансированы. Общая сила равна нулю, и книга не движется.

Пример 2: Самолет в полете
Другой пример - это самолет, летящий на постоянной высоте и скорости. Если он не встречает сопротивления или турбулентности в воздухе, он будет продолжать лететь с той же скоростью и направлением бесконечно.

Подъемная сила вес Толчок Сопротивление

Стабильный полет является результатом баланса тяги (передней силы) и сопротивления (задней силы) против веса (снизу) и подъемной силы (сверху).

Второй закон Ньютона: закон ускорения

Второй закон Ньютона дает количественное описание изменений, которые сила может производить на движении тела. Он гласит, что ускорение объекта прямо пропорционально суммарной силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе. В простых терминах этот закон можно понять с помощью уравнения:

F = ma

Где F - это суммарная сила, приложенная к объекту, m - масса объекта, и a - ускорение.

Пример 3: Толкать машину
Если вам нужно толкать машину, чтобы она двигалась, масса машины влияет на то, сколько силы нужно приложить. Более тяжелую машину нужно большее усилие для достижения того же ускорения, что и для легкой машины.

машина Сила

Если масса автомобиля составляет 1000 кг, и вы применяете к нему суммарную силу в 500 Н, ускорение a можно найти следующим образом:

a = F/m = 500 Н / 1000 кг = 0.5 м/с^2

Итак, машина ускоряется со скоростью 0.5 метра в квадратную секунду.

Пример 4: Запуск ракеты
Ракеты предоставляют отличный пример, когда они стартуют в космос. Двигатель должен обеспечить достаточную тягу не только для поднятия ракеты, но и для преодоления гравитационного притяжения.

Ракета Толчок

Уравнение F = ma предоставляет основу для расчета силы, необходимой для преодоления гравитации Земли.

Третий закон Ньютона: действие и противодействие

Третий закон Ньютона гласит, что для каждого действия существует равное и противоположное противодействие. Это значит, что всякий раз, когда один объект оказывает силу на другой объект, второй объект оказывает на первый объект равную силу в противоположном направлении.

Пример 5: Ходьба
Подумайте о ходьбе. Ваша нога толкает землю назад, а земля толкает вашу ногу вперед с равноценной силой, приводя вас в движение вперед.

Ноги Вперед Назад

Пример 6: Плавание
Когда вы плаваете, вы толкаете воду назад руками, и вода, в свою очередь, толкает вас вперед.

Рука толкать воду Толкать тело

Этот принцип очевиден везде, от тяги реактивного двигателя до отдачи от выстрела из оружия.

За пределами простых примеров: сложные применения

Понимание законов Ньютона помогает нам понимать более сложные системы и решать практические инженерные задачи. Здесь мы исследуем такие применения.

Безопасность автомобилей

Автомобильные инженеры используют законы Ньютона для повышения безопасности. В случае аварии ремни безопасности и подушки безопасности помогают безопасно снижать скорость человека. Второй закон, F = ma, важен для разработки этих средств безопасности для управления силами при столкновении.

Астрономия и космические исследования

Законы Ньютона незаменимы в путешествиях в космос, от запуска ракет до запуска космических зондов. Инженеры рассчитывают траектории, учитывая силу, массу и ускорение. Эти законы одинаково применимы для понимания небесной механики, такой как орбиты планет и лун.

Наука о спорте

В спорте законы Ньютона объясняют, как игроки взаимодействуют с оборудованием и окружающей средой. Спортсмены улучшают результаты, оптимизируя приложение силы и скорость, что частично руководствуется этими принципами. Например, спринтер использует третий закон для максимальной тяги, толкая на землю с большой силой.

Заключение

Законы движения Ньютона являются краеугольным камнем в физике и необходимы для понимания механики нашего мира. От простых повседневных ситуаций до передовых технологических достижений эти законы помогают объяснить и предсказать поведение объектов в движении. Применяя эти концепции, студенты и профессионалы могут решать множество практических задач, делая вклад Ньютона столь же важным сегодня, как и столетия назад.


Студент бакалавриата → 1.2.4


U
username
0%
завершено в Студент бакалавриата

← Предыдущий (1.2.3)
Third Law of Motion
Следующий (1.2.5) →
Трение и его виды

Комментарии 



Применение законов Ньютона

https://www.physicsflow.com/ug/1.2.4?pfal=ru