Англійська геній Ісаак Ньютон жив на межі XVII і XVIII століть. Саме в цей період почала зароджуватися західна цивілізація. Чимала роль у цьому належить Ньютону. Його три знаменитих закону лягли в основу класичної механіки. Особливо це стосується першого закону Ньютона. Інерціальна система погляду на рух змінила уявлення про механіку. Світ став іншим, більш зрозумілим. Наука і виробництво отримали великий імпульс до прискорення.
Основні поняття
До відкриття англійця передбачалося: щоб тіло рухалося, до нього треба прикласти силу. В іншому випадку вона просто зупиниться. Мислитель кінця XVII століття відкинув всі забобони і запропонував побудувати умоглядну модель світу, в якій на тіло не діють сторонні сили, а їх будова є ідеальним.
До цього його підвели праці Галілео Галілея. Рух космічних тіл практично ніколи не припиняється. Їм ніщо не заважає рухатися в безповітряному просторі.
Народився перший закон Ньютона, який формулюється так:
“Без дії зовнішніх сил, або якщо дія цих сил равновелико, тіло рухається рівномірно і прямолінійно.”
Уявлення про світ перевернувся. Народилася нова наука – динаміка.
Поняття про інерції
Твердження про те, що для зміни швидкості руху потрібно прикласти силу, призвело до появи нового поняття – інерція.
Одне з фундаментальних властивостей матерії отримало своє ім’я. Якщо звернутися до латинського змістом слова inertia, то воно буде означати – “відсталість” і “бездіяльність”. Інакше кажучи, стан системи можна змінити тільки впливом зовнішніх сил. З’явилося наукове визначення: сила – це причина зміни стану тіла.
Третім наслідком першого закону Ньютона стало поняття прискорення, яке описує зміну швидкості руху.
Приклади розв’язання задач
Спробуємо, використовуючи поняття першого закону Ньютона, вирішити кілька завдань.
Завдання. Які сили діють на дирижабль при: а) його русі в повітрі; б) при знаходженні на аеродромі?
Відповідь: а) тяжіння землі компенсується силою виштовхує повітряного середовища, тяга двигуна компенсує опір зовнішнього середовища; б) виштовхувальна сила повітря компенсується аэродромными якорями.
Завдання. Як можна пояснити такі явища: а) під час дощу краплі падають на землю з однаковою швидкістю; б) космічний супутник літає з вимкненими двигунами.
Відповідь: а) крапля дощу падає за інерцією. В нижніх шарах атмосфери дію сили тяжіння землі компенсується опором повітря; б) супутник рухається прямолінійно і рівномірно по інерції, якщо на нього не діють зовнішні сили.
Практичне значення
Як видно з раніше написаного, формули першого закону Ньютона не існує. Він має тільки словесно опис, не існує чисельних характеристик для його значень. Проте значення його в реальному житті дуже велике. Це наріжний камінь всієї сучасної механіки.
- Без знання законів інерції неможливо уявити всю програму освоєння космосу.
- Людина щодня користується сучасним автомобілем. Вся система безпеки машини будується виходячи з знання як буде себе вести тіла з різною масою при раптовій зупинці.
- Значний внесок в енергетику світу вносять ГЕС. Їх турбіни виробляють струм під впливом інерції води.
Прикладів можна наводити безліч, де все підкоряється закону інерції.
Погляд філософа
Як і будь-яке фундаментальне поняття, що розглядається нами виходить далеко за рамки початкового застосування. Його світоглядне значення важко переоцінити. Варто правильно визначити систему звіту, перший закон Ньютона проявиться сам, незалежно від виду людської діяльності.
Займаючись улюбленою справою, ми навіть не помічаємо, що працюємо за інерцією. Потрібно проявитися силі голоду, щоб ми перервали своє заняття. Варто поїхати у відпустку відпочивати, ми настільки звикаємо, що буде потрібно зусилля для повернення в робочий ритм.
Одного разу налаштована соціальна системи розвивається за інерцією. Потрібні значні сили, щоб змінити напрям її розвитку.
Механіка Ньютона
Вже зазначалося вирішальне значення першого закону Ньютона. Визначення наступних законів йде в його розвиток.
Другий закон стверджує, що тіло отримує прискорення пропорційно прикладеній силі. По відношенню до маси буде зворотна залежність. Формулюючи інакше, тіло буде тим швидше змінювати швидкість свого руху, чим більше після прикладання білої тканини сила і чим менше маса тіла.
Третій закон пояснює, що дія дорівнює протидії. Інакше кажучи, якщо одне тіло робить силову дію на інше, то у відповідь отримує таку ж дію. Тільки в іншому напрямку.
На цих трьох законах побудована вся сучасна механіка. Звичайно, для розрахунків у реальному світі застосовуються складні формули, більш прогресивні моделі світоустрою. Але всі вони зводяться до трьох законів.
Формат статті не дозволяє детально описати всі правила і наслідку, що випливають із першого закону Ньютона. Щоб оцінити його значення, достатньо зрозуміти прості речі. Для правильного розуміння світу іноді потрібно спростити систему. Відмовитися від другорядних деталей і подробиць. Виділити головне і слідувати по шляху його вивчення. Все зводити до більш простим поняттям. Важливо правильно застосувати систему відліку. Рух тіла не носить абсолютного характеру. Слідуючи поняттями першого закону Ньютона, системи відліку, у якій тіло буде рухатися, завжди можуть бути замінені на більш просту, де тіло нерухомо відносно точки спостереження.
Подивившись на світ по-новому, можна багато чого змінити.
