Parece haber sólo tres leyes
Primera ley de Newton (ley de inercia)
Contenido
Afirmación 1: Cualquier objeto es Cuando actúa sobre él una fuerza externa o una fuerza de equilibrio (Fnet=0), siempre permanece en reposo o en un estado de movimiento lineal uniforme hasta que una fuerza externa que actúa sobre él lo obliga a cambiar este estado. Declaración 2: Cuando una partícula está lo suficientemente lejos de otras partículas, se moverá en línea recta a una velocidad uniforme o permanecerá estacionaria. Es decir: la masa es una medida de inercia. El tamaño de la inercia sólo está relacionado con la masa y no tiene nada que ver con la velocidad y la rugosidad de la superficie de contacto. Cuanto mayor es la masa, mayor es el trabajo realizado al superar la inercia; cuanto menor es la masa, menor es el trabajo realizado al superar la inercia.
Editar este párrafo Segunda ley del movimiento de Newton
Contenido
La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza externa neta sobre el objeto e inversamente proporcional a la masa del objeto. La dirección de la aceleración es la misma que la dirección de la fuerza externa neta. Fórmula: F=ma (Unidad: N (newton) o kilogramo metro por segundo cuadrado) La fórmula original publicada por Newton: F=d(mv)/dt (ver Principios matemáticos de la filosofía natural) Un objeto con momento p, bajo el acción de la fuerza externa neta F, la tasa de cambio de su impulso con el tiempo es igual a la fuerza externa neta que actúa sobre el objeto. En términos sencillos, la derivada de una función con t como variable independiente y p como variable dependiente es la fuerza externa total sobre el punto. Es decir: F = dp/dt = d (mv) / dt (d no es delta (△), pero significa diferencial. Pero en problemas generales en el aprendizaje de la escuela secundaria, no es necesario distinguir los dos) Cuando el objeto se mueve a baja velocidad, cuando la velocidad es mucho menor que la velocidad de la luz, la masa del objeto es una constante que no depende de la velocidad, por lo que F=m(dv/dt)=ma. Esto también se llama teorema del momento. . En la teoría de la relatividad, F=ma no es cierta porque la masa cambia con la velocidad, pero todavía se usa F=d(mv)/dt. Se puede obtener a partir de experimentos que cuando la aceleración es constante, F∝m, y cuando la masa es constante, F∝a (solo cuando F está en N, m está en kg y a está en m/s^2. , F = ma está establecido. ) Algunas explicaciones: Segunda Ley
(1) La segunda ley de Newton es la ley de acción instantánea de la fuerza. La fuerza y la aceleración surgen, cambian y desaparecen al mismo tiempo. (2) F=ma es una ecuación vectorial. La dirección positiva debe especificarse al aplicarla. Cualquier fuerza o aceleración que sea igual a la dirección positiva toma un valor positivo; de lo contrario, toma un valor negativo. La aceleración se toma como dirección positiva. (3) De acuerdo con el principio de acción independiente de las fuerzas, cuando se utiliza la segunda ley de Newton para abordar el problema de un objeto que se mueve en un plano, las fuerzas sobre el objeto se pueden descomponer ortogonalmente y la segunda ley de Newton se puede aplicar en dos direcciones mutuamente perpendiculares. La forma componente de la ley: Fx=max, Fy=may series de ecuaciones.
Seis propiedades de la segunda ley de Newton
(1) Causalidad: La fuerza es la causa de la aceleración. (2) Consustancialidad: F, my a corresponden al mismo objeto. (3) Vectorialidad: la fuerza y la aceleración son vectores, y la dirección de la aceleración de un objeto está determinada por la dirección de la fuerza externa resultante sobre el objeto. En la expresión matemática ∑F = ma de la segunda ley de Newton, el signo igual no solo significa que los valores en los lados izquierdo y derecho son iguales, sino que también significa que las direcciones son consistentes, es decir, la dirección del objeto. La aceleración es la misma que la dirección de la fuerza externa resultante. (4) Instantaneidad: cuando la fuerza externa sobre un objeto (con una masa constante) cambia repentinamente, la magnitud y dirección de la aceleración determinada por la fuerza también cambiarán repentinamente al mismo tiempo cuando la fuerza externa total sea cero; La aceleración es cero al mismo tiempo y la aceleración es igual a Las fuerzas externas combinadas mantienen una correspondencia uno a uno. La segunda ley de Newton es una ley de correspondencia instantánea, que indica el efecto instantáneo de la fuerza. (5) Relatividad: existe un sistema de coordenadas en la naturaleza. En este sistema de coordenadas, cuando no hay fuerza, el objeto mantendrá un movimiento lineal uniforme o en reposo. Dicho sistema de coordenadas se denomina sistema de referencia inercial. El suelo y los objetos que están estacionarios o que se mueven en línea recta con velocidad uniforme con respecto al suelo pueden considerarse sistemas de referencia inerciales. Las leyes de Newton sólo son verdaderas en los sistemas de referencia inerciales. (6) Independencia: Cada fuerza que actúa sobre un objeto puede producir de forma independiente una aceleración. La suma de las aceleraciones producidas por cada fuerza es igual a la aceleración producida por la fuerza externa combinada.
Ámbito de aplicación
(1) Sólo es aplicable a objetos que se mueven a baja velocidad (inferior a la velocidad de la luz). (2) Sólo se aplica a objetos macroscópicos. La segunda ley de Newton no se aplica a átomos microscópicos. (3) El sistema de referencia debe ser un sistema inercial.
Editar este párrafo Tercera ley del movimiento de Newton
Contenido
La fuerza de acción y la fuerza de reacción entre dos objetos son iguales en magnitud en la misma línea recta. la dirección opuesta. (Consulte la tercera ley del movimiento de Newton para obtener más detalles)
Expresión
F=-F' Tercera ley
(F representa acción, F' representa fuerza de reacción, el signo negativo indica que la fuerza de reacción F' está en la dirección opuesta a la fuerza de acción F)
Explicación
Para cambiar el estado de movimiento de un objeto, otros objetos deben interactuar con él. La interacción entre objetos se manifiesta a través de fuerzas. También señala que los efectos de las fuerzas son mutuos y que si hay una fuerza de acción, debe haber una fuerza de reacción. Actúan sobre la misma línea recta, son iguales en magnitud y de dirección opuesta.
Nota
1. ①Los efectos de las fuerzas son mutuos. Aparecen al mismo tiempo y desaparecen al mismo tiempo. ② La fuerza de interacción debe ser una fuerza de la misma naturaleza. ③ La fuerza de acción y la fuerza de reacción actúan sobre dos objetos y sus efectos no pueden anularse entre sí. ④La fuerza de acción también se puede llamar fuerza de reacción, pero los objetos de referencia seleccionados son diferentes. ⑤La fuerza de acción y la fuerza de reacción no se pueden calcular porque el punto de acción no está en el mismo objeto. 2. La diferencia entre la fuerza de interacción y. la fuerza de equilibrio ①La fuerza de interacción es igual en magnitud, las fuerzas en direcciones opuestas actúan sobre dos objetos y en la misma línea recta las propiedades de las dos fuerzas son las mismas; ②Las fuerzas de equilibrio son dos fuerzas que actúan sobre el mismo objeto, con la misma magnitud y direcciones opuestas, y que actúan sobre la misma línea recta. Las propiedades de las dos fuerzas pueden ser diferentes. ③Dos fuerzas que se equilibran entre sí pueden existir solas, pero la fuerza interactiva existe y desaparece al mismo tiempo. Por ejemplo: si se coloca un objeto sobre una mesa, la gravedad y la fuerza de apoyo sobre el objeto son fuerzas equilibradas después del objeto. Se quita, la fuerza de apoyo desaparece, pero la gravedad permanece. Cuando un objeto está sobre la mesa, la fuerza de apoyo sobre el objeto y la presión sobre la mesa son un par de fuerzas de acción y reacción. Una vez retirado el objeto, ambos desaparecen.
Editar este párrafo Ámbito de aplicación de las leyes del movimiento de Newton
Experimento
Las leyes del movimiento de Newton se basan en el espacio-tiempo absoluto y la acción correspondiente en un distancia. La llamada acción a distancia significa que los objetos separados no requieren ningún medio ni tiempo para transmitir la interacción entre ellos. Es decir, la interacción viaja a velocidad infinita. Además de las ideas básicas anteriores, en la época de Newton la gente entendía la interacción. Por ejemplo, la gravitación universal, la fuerza magnética entre imanes y la fuerza entre objetos en contacto entre sí están a lo largo de la dirección lineal de los objetos que interactúan, y la velocidad de movimiento de los objetos que interactúan está dentro del rango de velocidad normal. En este caso, Newton descubrió la tercera ley a partir de experimentos. "A cada acción siempre se le opone una reacción igual; o, en otras palabras, la interacción de dos objetos entre sí es siempre igual, y cada una está dirigida hacia su otra parte, las fuerzas de acción y reacción son iguales, opuestas". y ** *Las líneas actúan unas sobre otras, se producen al mismo tiempo y tienen las mismas propiedades. Esto es a menudo lo que debemos enfatizar al enseñar esta ley. Además, dentro de cierto rango, la tercera ley de Newton está estrechamente relacionada con la conservación del momento del sistema objeto. Sin embargo, con el desarrollo de la comprensión de la interacción entre objetos, en el siglo XIX se descubrió la conexión entre la electricidad y el magnetismo, y se establecieron los conceptos de campo eléctrico y campo magnético, además de la interacción de Coulomb entre cargas estacionarias a lo largo de la línea; dirección de la conexión, además de la fuerza, se descubrió que la carga en movimiento también se ve afectada por la fuerza del campo magnético, es decir, la fuerza de Lorentz excitará el campo magnético, por lo que existe una interacción entre los dos; cargas en movimiento. Sobre la base de su investigación sobre los fenómenos electromagnéticos, Maxwell (1831-1879) completó una síntesis exhaustiva de los fenómenos electromagnéticos y sus leyes entre 1855 y 1873, estableció una teoría electromagnética sistemática y descubrió que la acción electromagnética se produce a través de campos electromagnéticos a una velocidad finita. ( velocidad de la luz c), que luego fue confirmada por el descubrimiento de las ondas electromagnéticas. El profundo desarrollo de la física ha puesto de manifiesto que la tercera ley de Newton no es aplicable a todas las interacciones. Si la interacción de Coulomb entre cargas estacionarias se produce a lo largo de la dirección de la conexión entre las dos cargas, la interacción electrostática puede considerarse como una acción a distancia transmitida a "velocidad infinita", por lo que la tercera ley de Newton todavía se aplica, entonces para cargas en movimiento la de Newton La tercera ley no se aplica a la interacción entre ellos. Como se muestra en la figura, la fuerza de la carga en movimiento B que actúa sobre la carga en movimiento A a través del campo magnético excitado es (no a lo largo de la línea que conecta AB), mientras que el campo magnético de la carga en movimiento A no tiene fuerza sobre la carga B. en este momento (no se muestra en la figura) fuerza de Coulomb entre ellos).
Se puede ver que no hay fuerza de reacción en este momento y aquí falla la ley de acción y reacción. Los experimentos han demostrado que siempre hay un retraso en los efectos cercanos transmitidos a través de campos electromagnéticos. Para interacciones con efectos retardados, la tercera ley de Newton obviamente no se aplica. De hecho, la tercera ley de Newton sólo es válida cuando hay una acción a lo largo de la línea que conecta dos objetos (llamada fuerza consciente), y el tiempo de transmisión de esta acción puede ignorarse (es decir, puede considerarse como una acción directa en una distancia). Pero en el sistema mecánico newtoniano, la ley de conservación del impulso, que está estrechamente relacionada con la tercera ley, es una ley universal de la naturaleza. Cuando se trata de interacción electromagnética, el concepto de impulso debe ampliarse desde el impulso de los objetos físicos al impulso de los campos, desde la conservación del impulso mecánico de las partículas físicas hasta la conservación del impulso total de todas las partículas y campos, formulando la ley de conservación de; ley de conservación del impulso universal.
Editar este párrafo La gran importancia de la creación de las leyes del movimiento de Newton
Newton
Las tres leyes del movimiento de Newton forman la base de la física y la ingeniería. Así como el teorema fundamental de Euclides sentó las bases de la geometría moderna, las tres leyes del movimiento de Newton proporcionaron los teoremas fundamentales para el establecimiento de la ciencia física. La introducción de las tres leyes, el descubrimiento de la gravedad terrestre y la creación del cálculo convirtieron a Newton en el gigante científico más destacado de los últimos mil años. Newton
Newton no era realmente un experimentador. Le gustaba pensar en problemas y realizar experimentos mentalmente como Einstein. Pensaba intensamente en las cosas durante largos períodos de tiempo hasta encontrar las respuestas que necesitaba. En sus propias palabras, "plantearía el problema frente a él y luego comenzaría a esperar hasta que aparezca el primer rayo de luz, y luego gradualmente se aclarará y finalmente se aclarará". Pronto, una pregunta empezó a preocupar a Newton: ¿Qué fuerza causaba el movimiento? Se concentró en estudiar las leyes de caída libre de Galileo y las leyes del movimiento planetario de Kepler. Estaba tan obsesionado que se olvidó de comer y dormir, y su cuerpo estuvo al borde del colapso. A principios de 1666, Newton estableció tres leyes del movimiento, que crearon las condiciones esenciales para que inventara el cálculo y descubriera la gravedad de la Tierra. Pero no fue hasta que Halley animó a Newton a escribir "Principios matemáticos de la filosofía natural", 20 años después, que Newton publicó las tres leyes que fundó. En 1684, Jean Piccard determinó por primera vez con precisión el tamaño y la masa de la Tierra. Con estos números necesarios, Newton pudo demostrar que las verdaderas órbitas del movimiento planetario se podían calcular correctamente utilizando las tres leyes del movimiento y su ecuación de gravedad. Incluso con pruebas matemáticas concluyentes, Newton publicó "Principios matemáticos de la filosofía natural" en 1687 sólo a petición y persuasión de Halley. La razón principal para publicar este libro fue lo que Robert Hooke afirmó (afirmó falsamente): él mismo había descubierto las leyes universales del movimiento. . Los Principios matemáticos de la filosofía natural se convirtieron en una publicación de gran prestigio y de uso frecuente en la historia de la ciencia.
Edita este párrafo sobre la relación entre la ley del movimiento de Newton y la ley de conservación
En la física moderna, la ley de conservación del momento, la ley de conservación de la energía y la ley de conservación del momento angular son más comunes que la ley de Newton. Aplicables, se aplican tanto a la luz como a la materia, se aplican tanto a la física clásica como a la física no clásica; Sus afirmaciones son muy simples: "El momento, la energía y el momento angular no pueden crearse ni destruirse de la nada". Debido a que la fuerza es la derivada del momento en el tiempo, el concepto de fuerza parece algo redundante y está subordinado a la ley de conservación. El concepto de fuerza no se puede aplicar a teorías básicas, como la mecánica cuántica, la electrodinámica cuántica y la relatividad general. El Modelo Estándar explica cómo las tres fuerzas fundamentales (las fuerzas fuerte, débil y electromagnética) se originan a partir de campos calibre y se transforman a través de partículas virtuales. Otras fuerzas como la gravedad y la presión de degeneración de Fermi también pueden derivarse de la conservación del impulso.