قوانین نیوتن در ارائه زندگی انسان ارائه "قانون اول نیوتن"

سیستم های مرجع اینرسی قانون اول نیوتن

گردآوری شده توسط: Klimutina N.Yu.

معلم MKOU "مدرسه متوسطه Pervomaiskaya" منطقه Yasnogorsk در منطقه تولا

اگر هیچ نیرویی بر جسمی وارد نشود، چنین جسمی همیشه در حالت استراحت خواهد بود

ارسطو

384 - 322 قبل از میلاد

خود بدن می تواند تا زمانی که بخواهید با سرعت ثابت حرکت کند. تأثیر سایر اجسام منجر به تغییر آن (افزایش، کاهش یا جهت) می شود.

قانون اینرسی

اگر اجسام دیگر به بدن عمل نکنند، سرعت بدن تغییر نمی کند

گالیله گالیله

1564 - 1642

سیستم مرجع ژئوسنتریک

از کلمات یونانی

"ge" - "زمین" "کنترون" - "مرکز"

سیستم های مرجعی که در آنها قانون اینرسی رعایت می شود نامیده می شوند اینرسیال

چارچوب مرجع هلیوسنتریک

از کلمات یونانی

"هلیوس" - "خورشید" "کنترون" - "مرکز"

قانون اول نیوتن

هر جسمی همچنان در حالت سکون یا حرکت یکنواخت خود در یک خط مستقیم باقی می‌ماند تا زمانی که توسط نیروهای اعمال‌شده مجبور به تغییر آن حالت شود.

چنین سیستم‌های مرجعی وجود دارند که اینرسی نامیده می‌شوند که نسبت به آن‌ها یک جسم سرعت خود را بدون تغییر در صورتی که اجسام دیگر روی آن عمل نکنند یا اعمال سایر اجسام جبران شود، حفظ می‌کند.

(فرمول بندی تاریخی)

(کلمات مدرن)

اسحاق نیوتن

1643 - 1727

اصل نسبیت گالیله

در تمام سیستم های مرجع اینرسی، همه پدیده های مکانیکی به یک شکل و در یک زمان رخ می دهند

شرایط اولیه

گالیله گالیله

1564 - 1642

تثبیت

خلاصه درس

ارسطو:

اگر بدن توسط اجسام دیگر تحت تأثیر قرار نگیرد، بدن فقط می تواند در حالت استراحت باشد

یک سیستم مرجع با قطار مرتبط است. در چه مواردی اینرسی خواهد بود:

الف) قطار در ایستگاه است.

ب) قطار ایستگاه را ترک می کند.

ج) قطار به ایستگاه نزدیک می شود.

د) قطار به طور یکنواخت روی یک خط مستقیم حرکت می کند

بخش جاده؟

ماشینی با موتور در حال حرکت به طور یکنواخت در یک جاده افقی حرکت می کند.

آیا این با قانون اول نیوتن مغایرت ندارد؟

آیا یک قاب مرجع که با شتاب نسبت به فریم اینرسی حرکت می کند، اینرسی خواهد بود؟

گالیله:

اگر اجسام دیگر روی بدن عمل نکنند، بدن نه تنها می تواند در حال استراحت باشد، بلکه به صورت مستقیم و یکنواخت حرکت می کند.

نیوتن:

نتیجه گیری گالیله را تعمیم داد و قانون اینرسی را فرموله کرد (قانون اول نیوتن)

مشق شب

همه: §10، تمرین 10

پیام هایی را در مورد موضوعات زیر آماده کنید:

مکانیک از ارسطو تا نیوتن

"تشکیل سیستم هلیومرکزی جهان"

_________________________________________________________

"زندگی و کار آیزاک نیوتن"

وظیفه اصلی مکانیک چیست؟

اصلی وظیفه مکانیک- تعیین موقعیت (مختصات) یک جسم متحرک در هر زمان.

چرا مفهوم نقطه مادی مطرح شد؟

برای اینکه حرکت هر نقطه از یک جسم متحرک را توصیف نکنیم.

جسمی که در شرایط معین می توان ابعاد خود را نادیده گرفت، نامیده می شود نقطه مادی

چه زمانی می توان جسم را نقطه مادی دانست؟ مثال زدن.

چارچوب مرجع چیست؟

بدنه مرجع، سیستم مختصات مرتبط با آن و ساعت شمارش زمان حرکت شکل می گیرد سیستم مرجع .

در

ایکس

در

ایکس

سینماتیک

سینماتیک (یونانی "kinematos" - حرکت) -این شاخه ای از فیزیک است که انواع مختلف حرکت اجسام را بدون در نظر گرفتن تأثیر نیروهای وارد بر این اجسام بررسی می کند.

سینماتیک به این سوال پاسخ می دهد:

چگونه حرکت بدن را توصیف کنیم؟

سوال اصلی این است که چرا؟

پویایی شناسی -شاخه ای از مکانیک که در آن انواع مختلف حرکات مکانیکی با در نظر گرفتن برهمکنش اجسام با یکدیگر مورد مطالعه قرار می گیرد.

ساختار دینامیک.

تغییر در سرعت یک جسم همیشه به دلیل تأثیر برخی اجسام دیگر بر این جسم است. اگر بدن توسط اجسام دیگر تحت تأثیر قرار نگیرد، سرعت بدن هرگز تغییر نمی کند.

ارسطو:

برای حفظ سرعت ثابت یک جسم، لازم است چیزی (یا شخصی) روی آن عمل کند.

استراحت نسبت به زمین حالت طبیعی بدن است که نیاز به دلیل خاصی ندارد.

ارسطو

به نظر می رسد جملات منطقی:

چه کسی فشار می آورد؟

بیایید نگاهی مناسب به فرآیندها بیندازیم

نیرویی است که سرعت جسم را تغییر می دهد

اگر نیرو کمتر باشد، سرعت تغییر می کند...

اگر قدرت ندارید، پس ...

قدرت محدود نیست با سرعت ، و با تغییر سرعت

بر اساس مطالعات تجربی حرکت توپ ها در یک صفحه شیبدار

سرعت هر جسم فقط در نتیجه آن تغییر می کند فعل و انفعالاتبا بدن های دیگر

گالیله گالیله

جی. گالیله:

بدن آزاد، یعنی جسمی که با اجسام دیگر تعامل ندارد می تواند سرعت خود را تا زمانی که می خواهید ثابت نگه دارد یا در حالت استراحت باشد.

پدیدهپایستگی سرعت یک جسم در غیاب عمل اجسام دیگر بر روی آن نامیده می شود اینرسی .

اسحاق نیوتن

نیوتن:

قانون اینرسی را فرمول بندی دقیقی ارائه کرد و آن را به عنوان قانون اول نیوتن در زمره قوانین اساسی فیزیک قرار داد.

(1687 "اصول ریاضی فلسفه طبیعی")

بر اساس کتاب: I. Newton. اصول ریاضی فلسفه طبیعی. مسیر از لات A. N. Krylova. M.: Nauka، 1989.

هر جسمی همچنان در حالت سکون یا حرکت یکنواخت و مستطیل باقی می ماند تا زمانی که توسط نیروهای اعمال شده مجبور به تغییر این حالت شود.

نیوتن در کار خود بر وجود تکیه کرد چارچوب مرجع ثابت مطلقیعنی مکان و زمان مطلق و این همان بازنمایی است فیزیک مدرن را رد می کند .

عدم رعایت قانون اینرسی

چنین سیستم های مرجعی وجود دارند که در آنها قانون اینرسی رعایت می شود نخواهد

قانون اول نیوتن:

چنین سیستم های مرجعی وجود دارند که اگر اجسام دیگر روی آنها عمل نکنند، سرعت خود را بدون تغییر حفظ می کنند یا عمل سایر ارگان ها جبران می شود .

چنین سیستم های مرجع اینرسی نامیده می شوند.

حاصل برابر است با صفر

قاب مرجع اینرسی(ISO) یک سیستم مرجع است که در آن قانون اینرسی معتبر است.

قانون اول نیوتن فقط برای ISO معتبر است

قاب مرجع غیر اینرسی- یک سیستم مرجع دلخواه که اینرسی نیست.

نمونه هایی از سیستم های مرجع غیر اینرسی: سیستمی که در یک خط مستقیم با شتاب ثابت حرکت می کند و همچنین یک سیستم دوار.

سوالاتی برای تجمیع:

پدیده اینرسی چیست؟

2. قانون اول نیوتن چیست؟

3. در چه شرایطی جسم می تواند به صورت مستقیم و یکنواخت حرکت کند؟

4. چه سیستم های مرجعی در مکانیک استفاده می شود؟

1. پاروزنانی که سعی می کنند قایق را وادار به حرکت بر خلاف جریان کنند، نمی توانند با این امر کنار بیایند و قایق نسبت به ساحل در حالت استراحت باقی می ماند. عمل کدام ارگان ها در این صورت جبران می شود؟

2. سیبی که روی میز قطاری که به طور یکنواخت در حال حرکت است، زمانی که قطار به شدت ترمز می کند، غلت می زند. سیستم های مرجعی را که در آنها قانون اول نیوتن: الف) برآورده می شود، مشخص کنید. ب) نقض می شود.

3- با چه آزمایشی در داخل کابین بسته یک کشتی می توان تشخیص داد که کشتی به طور یکنواخت و در یک خط مستقیم حرکت می کند یا ثابت است؟

مشق شب

همه: §10، تمرین 10.

برای علاقه مندان:

پیام هایی را در مورد موضوعات زیر آماده کنید:

"مکانیک باستان"
"مکانیک رنسانس"
"آی. نیوتن."

مفاهیم اساسی:

وزن؛ زور؛ ISO

پویایی شناسی

پویایی شناسی. داره چی میخونه؟

وسایل توصیف

قوانین دینامیک:

قانون اول نیوتن یک فرضیه در مورد وجود ISO است.

قانون دوم نیوتن -

قانون سوم نیوتن -

دلیلتغییرات سرعت (علت شتاب)

اثر متقابل

قوانین مربوط به نیروها:

جاذبه زمین -

قابلیت ارتجاعی -

وظیفه اصلی (معکوس) مکانیک: ایجاد قوانین برای نیروها

وظیفه اصلی (مستقیم) مکانیک: تعیین وضعیت مکانیکی در هر نقطه از زمان.

ارائه

با موضوع:

قوانین نیوتن

سه قانون که زیربنای مکانیک کلاسیک است و نوشتن معادلات حرکت برای هر سیستم مکانیکی را در صورتی که برهمکنش نیرو برای اجسام سازنده آن مشخص باشد، ممکن می سازد.

قوانین نیوتن- بسته به زاویه ای که از آن به آنها نگاه می کنید - نشان دهنده پایان آغاز یا آغاز پایان مکانیک کلاسیک است.

در هر صورت، این یک نقطه عطف در تاریخ علم فیزیکی است - مجموعه ای درخشان از تمام دانش انباشته شده تا آن لحظه تاریخی در مورد حرکت اجسام فیزیکی در چارچوب نظریه فیزیکی، که امروزه معمولاً مکانیک کلاسیک نامیده می شود.

می توان گفت که قوانین حرکت نیوتن تاریخ فیزیک مدرن و به طور کلی علوم طبیعی را آغاز کرد.

برای قرن ها، متفکران و ریاضیدانان تلاش کرده اند تا فرمول هایی را برای توصیف قوانین حرکت اجسام مادی استخراج کنند.

حتی به فکر فیلسوفان باستان هم نبود که اجرام آسمانی می توانند در مدارهایی غیر از مدارهای دایره ای حرکت کنند. در بهترین حالت، این ایده مطرح شد که سیارات و ستارگان در مدارهای کروی متحدالمرکز (یعنی تودرتو در یکدیگر) به دور زمین می چرخند.

چرا؟ بله، زیرا از زمان متفکران باستان یونان باستان، هرگز به ذهن کسی خطور نکرده بود که سیارات می توانند از کمال منحرف شوند، که تجسم آن یک دایره هندسی دقیق است.

لازم بود نبوغ یوهانس کپلر صادقانه از زاویه ای دیگر به این مشکل نگاه کند، داده های رصدی واقعی را تجزیه و تحلیل کند و از آنها نتیجه بگیرد که در واقع سیارات در طول مسیرهای بیضی به دور خورشید می چرخند.

چیزی شبیه یک چکش دو و میدانی را تصور کنید - یک گلوله توپ در انتهای یک رشته که دور سر خود می‌چرخانید.

در این مورد، هسته در یک خط مستقیم حرکت نمی کند، بلکه در یک دایره حرکت می کند - به این معنی که، طبق قانون اول نیوتن، چیزی آن را متوقف می کند. این "چیزی" نیروی مرکزگرا است که شما به هسته وارد می کنید و آن را می چرخانید. در واقعیت، شما می توانید آن را خودتان احساس کنید - دسته چکش دو و میدانی به طور قابل توجهی روی کف دست شما فشار می آورد.

اگر دست خود را باز کنید و چکش را رها کنید، آن - در غیاب نیروهای خارجی - بلافاصله در یک خط مستقیم حرکت می کند.

دقیق تر است که بگوییم چکش در شرایط ایده آل (مثلاً در فضای بیرونی) اینگونه رفتار می کند ، زیرا تحت تأثیر جاذبه گرانشی زمین فقط در حال حاضر به شدت در یک خط مستقیم پرواز می کند. زمانی که آن را رها کنید و در آینده مسیر پرواز بیشتر به سمت سطح زمین منحرف شود.

اگر بخواهید چکش را رها کنید، معلوم می‌شود که چکش آزاد شده از مدار دایره‌ای، دقیقاً در امتداد یک خط مستقیم حرکت می‌کند که مماس (عمود بر شعاع دایره‌ای که در امتداد آن چرخیده است) با سرعت خطی برابر است. به سرعت انقلاب آن در "مدار".

حال بیایید هسته چکش دو و میدانی را با سیاره، چکش را با خورشید و ریسمان را با نیروی جاذبه گرانشی جایگزین کنیم:

در اینجا مدل نیوتن از منظومه شمسی است.

چنین تحلیلی از آنچه اتفاق می افتد هنگامی که یک جسم دیگر در مداری دایره ای می چرخد در نگاه اول امری بدیهی به نظر می رسد، اما نباید فراموش کنیم که مجموعه ای کامل از نتایج بهترین نمایندگان تفکر علمی نسل قبل را در بر می گیرد. (فقط گالیله گالیله را به خاطر بسپارید). مشکل اینجاست که هنگام حرکت در یک مدار دایره ای ثابت، جسم آسمانی (و هر جسم دیگری) بسیار آرام به نظر می رسد و به نظر می رسد در حالت تعادل دینامیکی و سینماتیکی پایدار است. با این حال، اگر به آن نگاه کنید، فقط مدول (مقدار مطلق) سرعت خطی چنین جسمی حفظ می شود، در حالی که جهت آن تحت تأثیر نیروی جاذبه گرانشی دائما در حال تغییر است. این بدان معنی است که جرم آسمانی با شتاب یکنواخت حرکت می کند. به هر حال، خود نیوتن شتاب را "تغییر در حرکت" نامید.

قانون اول نیوتن نیز نقش مهم دیگری را از دیدگاه نگرش دانشمند علوم طبیعی ما به ماهیت جهان مادی ایفا می کند.

او به ما می گوید که هر تغییری در ماهیت حرکت یک جسم نشان دهنده وجود نیروهای خارجی است که بر آن اثر می کنند.

به طور نسبی، اگر مشاهده کنیم که چگونه براده های آهن، به عنوان مثال، بالا می پرند و به آهنربا می چسبند، یا با بیرون آوردن لباس ها از خشک کن ماشین لباسشویی، متوجه می شویم که چیزها به هم چسبیده و به یکدیگر خشک شده اند، می توانیم احساس آرامش و اطمینان داشته باشید: این اثرات نتیجه عمل نیروهای طبیعی شده است (در مثال های ارائه شده به ترتیب نیروهای جاذبه مغناطیسی و الکترواستاتیکی هستند).

اگر قانون اول نیوتن به ما کمک کند تعیین کنیم آیا یک جسم تحت تأثیر نیروهای خارجی است یا خیر، قانون دوم توضیح می دهد که برای یک جسم فیزیکی تحت تأثیر آنها چه اتفاقی می افتد.

این قانون بیان می کند که هر چه مجموع نیروهای خارجی اعمال شده بر جسم بیشتر باشد، جسم شتاب بیشتری کسب می کند. این بار. در عین حال، هر چه جسمی که به مقدار مساوی نیروهای خارجی به آن وارد می شود، جرم بیشتری داشته باشد، شتاب کمتری به دست می آورد. اون دو تا به طور شهودی، این دو واقعیت بدیهی به نظر می رسند، و در شکل ریاضی به صورت زیر نوشته می شوند: F = ما

جایی که اف - زور، متر - وزن، آ - شتاب.

این احتمالاً مفیدترین و پرکاربردترین معادلات فیزیک است.

کافی است مقدار و جهت تمامی نیروهای وارد بر یک سیستم مکانیکی و جرم اجسام مادی که از آن تشکیل شده است را بدانیم و بتوان رفتار آن را در زمان با دقت کامل محاسبه کرد.

این قانون دوم نیوتن است که به تمام مکانیک کلاسیک جذابیت خاصی می بخشد - به نظر می رسد که کل جهان فیزیکی مانند دقیق ترین زمان سنج ساختار یافته است و هیچ چیز در آن از نگاه ناظر کنجکاو فرار نمی کند.

مختصات مکانی و سرعت تمام نقاط مادی جهان را به من بگویید، انگار نیوتن به ما می گوید، جهت و شدت تمام نیروهایی را که در آن عمل می کنند به من بگویید و من هر یک از حالات آینده آن را برای شما پیش بینی می کنم. و این دیدگاه از ماهیت اشیا در جهان تا زمان ظهور مکانیک کوانتومی وجود داشت.

به خاطر این قانون است که نیوتن به احتمال زیاد نه تنها از دانشمندان علوم طبیعی، بلکه دانشمندان علوم انسانی و صرفاً عموم مردم، افتخار و احترام به دست آورد.

آنها دوست دارند از او نقل قول کنند (چه در مورد تجارت و چه بدون تجارت)، و گسترده ترین تشابه ها را با آنچه که ما مجبور به مشاهده در زندگی روزمره خود هستیم ترسیم می کنند و تقریباً او را به گوش او می کشند تا بحث برانگیزترین مقررات را در طول بحث در مورد هر موضوعی اثبات کنند. از روابط بین فردی و ختم به روابط بین الملل و سیاست جهانی.

با این حال، نیوتن معنای فیزیکی بسیار خاصی را در قانون سوم خود که بعداً نامگذاری شد، قرار داد و به سختی قصد داشت آن را به عنوان ابزاری دقیق برای توصیف ماهیت برهمکنش‌های نیرو، به هیچ عنوان در نظر داشته باشد.

در اینجا مهم است که بفهمیم و به خاطر بسپاریم که نیوتن در مورد دو نیروی با طبیعت کاملاً متفاوت صحبت می کند و هر نیرو بر روی جسم "خود" عمل می کند.

وقتی یک سیب از درخت می افتد، این زمین است که با نیروی جاذبه گرانشی خود روی سیب اثر می گذارد (در نتیجه سیب به طور یکنواخت به سمت سطح زمین می تازد) اما در عین حال سیب نیز زمین را با نیروی مساوی به سمت خود جذب می کند.

و این واقعیت که به نظر ما می رسد که این سیب است که به زمین می افتد و نه برعکس، قبلاً نتیجه قانون دوم نیوتن است. جرم یک سیب در مقایسه با جرم زمین به طور غیرقابل مقایسه کم است، بنابراین شتاب آن است که برای چشم ناظر قابل توجه است. جرم زمین، در مقایسه با جرم یک سیب، بسیار زیاد است، بنابراین شتاب آن تقریبا نامحسوس است. (اگر یک سیب بیفتد، مرکز زمین با فاصله ای کمتر از شعاع هسته اتم به سمت بالا حرکت می کند.)

در مجموع، سه قانون نیوتن ابزار لازم را برای شروع یک مشاهده جامع از همه پدیده‌هایی که در جهان ما رخ می‌دهند به فیزیکدانان داد.

و علیرغم پیشرفت های عظیمی که در علم از زمان نیوتن رخ داده است، برای طراحی یک ماشین جدید یا ارسال یک سفینه فضایی به مشتری، شما از همان سه قانون نیوتن استفاده خواهید کرد.

برای استفاده از پیش نمایش ارائه، یک حساب Google ایجاد کنید و وارد آن شوید: https://accounts.google.com

شرح اسلاید:

مفاهیم و قوانین اساسی دینامیک.

a c b v v v کاغذ سنباده میز معمولی شیشه مقاومت در برابر اصطکاک

گالیله گالیله (1564-1642 بر اساس مطالعات تجربی حرکت توپها در صفحه شیبدار بر اساس مطالعات تجربی حرکت توپها در صفحه شیبدار سرعت هر جسم فقط در نتیجه برهمکنش آن با اجسام دیگر تغییر می کند. اینرسی. پدیده حفظ سرعت بدن در غیاب تأثیرات خارجی است.

قانون اول نیوتن قانون اینرسی (قانون اول نیوتن، قانون اول مکانیک): هر جسمی در حال سکون است یا اگر اجسام دیگر بر روی آن عمل نکنند، به طور یکنواخت و مستقیم حرکت می کند. اینرسی اجسام خاصیت اجسام برای حفظ حالت سکون یا حرکت خود با سرعت ثابت است. اینرسی اجسام مختلف ممکن است متفاوت باشد. (1643-1727)

سیستم مرجع اگر در حالت سکون باشد یا به طور یکنواخت و مستقیم حرکت کند، اینرسی نامیده می شود. F - عمل زمین - گرانش t y F - عمل نخ - نیروی کشسان

F t F y بیایید عمل نخ را حذف کنیم ذهنی عمل زمین را حذف کنیم

حالا بیایید تصور کنیم که هر دو حرکت روی توپ حذف شده اند

m F y F t اکنون تصور می کنیم که این توپ در کالسکه در حال استراحت است و به طور یکنواخت و مستطیل حرکت می کند. در عین حال، همان اجسام زمین و نخ روی آن عمل می کنند و هر دوی این اعمال متعادل هستند. با این حال، نسبت به زمین، توپ در حالت استراحت نیست، به طور یکنواخت و در یک خط مستقیم حرکت می کند.

با جمع بندی هر دوی این مثال ها می توان نتیجه گرفت: بدن در حالت سکون است یا اگر اجسام دیگر بر آن عمل نکنند یا اعمال آنها متعادل (جبران) باشد، به طور یکنواخت و مستقیم حرکت می کند. از دیدگاه مفاهیم مدرن، قانون اول نیوتن به صورت زیر فرموله می شود: چنین سیستم های مرجعی نسبت به آنها وجود دارد که اجسام سرعت خود را بدون تغییر حفظ می کنند، مگر اینکه اجسام دیگر بر روی آنها عمل کنند.

با موضوع: تحولات روش شناختی، ارائه ها و یادداشت ها

درس آزاد قانون اول نیوتن

دلایل حرکت دلایل تغییر سرعت قانون اول نیوتن اصل اینرسی. تایید تجربی قانون اینرسی. نسبیت حرکت و استراحت تبدیل...