Сообщение &quot

Законы Ньютона. Классическая механика
Законы Ньютона — законы классической механики, позволяющие
записать уравнения движения для любой механической системы.
Первый закон Ньютона
Инерциальнои называется та система отсчёта, относительно которой
любая, изолированная от внешних воздействий, материальная точка либо
покоится, либо сохраняет состояние равномерного прямолинейного
движения.
Первый закон Ньютона гласит: существуют такие системы отсчета,
относительно которых тела сохраняют свою скорость постоянной, если на
них не действуют другие тела и поля (или их действие взаимно
скомпенсировано).
По сути, этот закон постулирует инерцию тел, то есть их свойство
сопротивляться изменению их текущего состояния.
Второй закон Ньютона
Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения,
описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой
и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон
Ньютона вводит массу как мерило проявления инерции материальной точки
в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО).
Второй закон Ньютона утверждает, что в инерциальной системе
отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо
пропорционально приложенной к ней силе и обратно пропорционально её
массе.
В случае, когда масса материальной точки меняется со временем,
второй закон Ньютона формулируется с использованием понятия импульс:
В инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса
материальной точки равна действующей на неё силе.
Второй закон Ньютона действителен только для скоростей, много
меньших скорости света и в инерциальных системах отсчёта. Для скоростей,
приближенных к скорости света, используются законы теории
относительности.
Нельзя рассматривать частный случай второго закона как эквивалент
первого, так как первый закон постулирует существование ИСО, а второй
формулируется уже в ИСО.
Третий закон Ньютона
Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими
телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел.
Первое тело может действовать на второе с некоторой силой, а второе — на
первое с силой. Как соотносятся силы? Третий закон Ньютона утверждает:
сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе
противодействия. Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а
потому вовсе не компенсируются.
Сам закон: Тела действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую
природу, направленными вдоль одной и той же прямой, равными по модулю
и противоположными по направлению:
Выводы
Из законов Ньютона сразу же следуют некоторые интересные выводы.
Так, третий закон Ньютона говорит, что, как бы тела ни взаимодействовали,
они не могут изменить свой суммарный импульс: возникает закон
сохранения импульса. Далее, надо потребовать, чтобы потенциал
взаимодействия двух тел зависел только от модуля разности координат этих
тел U( | rl - r2 | ). Тогда возникает закон сохранения суммарной механической
энергии взаимодействующих тел:
Законы Ньютона являются основными законами механики. Из них
могут быть выведены все остальные законы механики.
Комментарии к законам Ньютона Сила инерции
Законы Ньютона, строго говоря, справедливы только в инерциальных
системах отсчета. Если мы честно запишем уравнение движения тела в
неинерциальной системе отсчета, то оно будет по виду отличаться от второго
закона Ньютона. Однако часто, для упрощения рассмотрения, вводят некую
фиктивную «силу инерции», и тогда эти уравнения движения
переписываются в виде, очень похожем на второй закон Ньютона.
Математически здесь всё корректно (правильно), но с точки зрения физики
новую фиктивную силу нельзя рассматривать как нечто реальное, как
результат некоторого реального взаимодействия. Ещё раз подчеркнём: «сила
инерции» — это лишь удобная параметризация того, как отличаются законы
движения в инерциальнои и неинерциальнои системах отсчета.
Законы Ньютона и Лагранжева механика
Законы Ньютона — не самый глубокий уровень формулирования
классической механики. В рамках Лагранжевой механики имеется однаединственная формула (запись механического действия) и одинединственный постулат (тела движутся так, чтобы действие было
стационарным), и из этого можно вывести все законы Ньютона. Более того, в
рамках Лагранжева формализма можно легко рассмотреть гипотетические
ситуации, в которых действие имеет какой-либо другой вид. При этом
уравнения движения станут уже непохожими на законы Ньютона, но сама
классическая механика будет по-прежнему применима...