II закон Ньютона. III закон Ньютона. Физика. 10 класс.
II закон Ньютона. III закон Ньютона. Физика. 10 класс.
Комментарии преподавателя
ВТОРОЙ ЗАКОН НЬЮТОНА
Второй закон Ньютона определяет:
как движется тело, если на него действует сила?
- с ускорением!
Причиной возникновения ускорения является сила, действующая на тело.
Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу,
и обратно пропорционально его массе.
Расчетная формула:
Единица измерения силы в СИ: 1Н
Сила 1Н -это такая сила ,которая телу массой 1кг придает ускорение1м/c2.
Ускорение, приобретаемое телом в результатедействия силы, направлено также, как и сила.
2-ой закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах отсчета.
Третий закон Ньютона
Известно, что при взаимодействии воздействуют друг на друга оба тела. Не бывает такого, чтобы одно тело толкнуло другое, а второе в ответ никак не отреагировало бы.
Представьте, что вы и ваш друг катаетесь на скейте, причём друг катается на одном скейте с братом (см. Рис. 1).
Рис. 1. Приобретение ускорения при взаимодействии
Ваша масса – 
, масса друга с братом – 
. Если вы отталкиваетесь друг от друга, то приобретаете ускорения, которые направлены по одной прямой в противоположные стороны. Отношение масс участников этого процесса обратно пропорционально отношению модулю ускорений.
Следовательно:
Согласно второму закону Ньютона:
– сила, с которой на вас действует друг с братом
– сила, с которой вы действуете на друга с братом
Так как ускорения противонаправленные, то:
Данное равенство выражает третий закон Ньютона: тела действуют друг на друга с силами, которые имеют одинаковые модули и противоположные направления.
Более простая формулировка третьего закона Ньютона звучит так: сила действия равна силе противодействия.
Каждая из сил взаимодействия приложена к разным телам. Следовательно, при рассмотрении второго закона Ньютона для каждого тела в отдельности, силы взаимодействия между телами не могут компенсировать друг друга, хотя формально:
Для иллюстрации этого закона возьмём два динамометра (см. Рис. 2). Один из них наденем колечком на что-то неподвижное, например на гвоздь в стене, а второй соединим с первым крючками. И потянем за колечко второго динамометра. Оба прибора покажут одинаковые по модулю силы натяжения.
Рис. 2. Опыт с динамометрами (Источник)
Сила действия и сила противодействия – это всегда силы одной природы. Например, в предыдущем опыте сила действия первого динамометра на второй и сила действия второго динамометра на первый – это силы упругости; силы действия одного заряженного тела на другое и наоборот – это силы электрической природы.
Основные сведения о законах Ньютона
Таким образом, первый закон Ньютона утверждает: если на тело не действует посторонние тела, то оно находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения относительно инерциальных систем отсчёта. Из него следует, что причиной изменения скорости тела является сила. Второй закон Ньютона объясняет, как движется тело под действием силы. Он устанавливает количественное отношение между ускорением и силой.
В первом и во втором законах Ньютона рассматривается только одно тело. В третьем законе рассматривается взаимодействие двух тел с силами, одинаковыми по модулю и противоположными по направлению. Эти силы называют силами взаимодействия. Они направлены вдоль одной прямой и приложены к разным телам.
Основной экспериментальный закон динамики
При выводе третьего закона Ньютона мы видели, что при взаимодействии двух тел отношение двух ускорений, которые приобретает первое и второе тело, является величиной постоянной. Причём отношение этих ускорений не зависит от характера взаимодействия, следовательно, оно определяется самими телами, какой-то его характеристикой. Такая характеристика называется инертностью. Мерой инертности является масса. Поэтому отношение ускорений, приобретаемых телами в результате взаимодействия друг с другом, равно обратному отношению масс этих тел. Этот факт иллюстрирует эксперимент, в котором две тележки с разными массами (
) отталкиваются друг от друга с помощью упругой пластинки (см. Рис. 3). В результате такого взаимодействия большее ускорение приобретёт тележка с меньшей массой.
Рис. 3. Взаимодействие двух тел с разными массами
Закон, который описывает соотношение масс тел и ускорений, приобретённых в результате взаимодействия, называется основной экспериментальный закон динамики.
Домашняя работа.
Задание 1. Ответь на вопросы.
- Причина возникновения ускорения – …
- Как движется тело, когда сумма действующих на него сил равна нулю?
- Какие из величин: сила, скорость, ускорение, перемещение – всегда совпадают по направлению?
- Формула II закона Ньютона.
- В чем суть III закона Ньютона?
- Формула III закона Ньютона?
- Где в повседневной жизни используется III закона Ньютона?
Задание 2. Найти графическим построением равнодействующую cилу.
Задание 3. Заполните пропуски:
1) Под действием силы тело движется _____________________________
2) Если при неизменной массе тела увеличить силу в 2 раза, то ускорение _____________ в ______раз(а).
3) Если массу тела уменьшить в 4 раза, а силу, действующую на тело, увеличить в 2 раза, то ускорение ____________________ в _______раз(а).
4) Если силу увеличить в 3 раза, а массу _______________________________, то ускорение останется неизменным.
Задание 4. Реши задачу:
После удара футболиста неподвижный мяч массой 500 г получает скорость 10 м/с. Определите среднюю силу удара, если он длился в течение 0,5 с.
К занятию прикреплены файлы " Самостоятельная работа.". Вы можете скачать файлы и решить задания самостоятельно в любое удобное для вас время.
Использованные источники:
- http://interneturok.ru/ru/school/physics/10-klass/
- http://znaika.ru/catalog/10-klass/physics/
- http://www.youtube.com/watch?v=f0i9ok3ajW0