Первый закон Ньютона
Первый закон Ньютона, иногда его также называют законом инерции утверждает, что тело, на которое не действуют никакие внешние силы (или эти силы взаимно компенсируют друг друга) движется равномерно и прямолинейно (вдоль прямой с постоянным модулем скорости) или находится в состоянии покоя (не движется). Можно сказать и иначе: существуют такие системы отсчёта, их называют инерциальными, что свободное тело относительно таких систем отсчёта движется прямолинейно равномерно или покоится.
Таким образом, первый закон Ньютона, фактически, постулирует существование особенного класса систем отсчета — инерциальных систем отсчета (ИСО). Именно в таких системах отсчета справедлив второй закон Ньютона.
Здесь часто возникает путаница, связанная с тем, что первый закон Ньютона считают просто следствием из второго закона. Действительно, если мы запишем:
,
где — вектор ускорения, — масса тела,
то подставив сюда (равнодействующая всех сил, действующих на тело равна нулю), получим:
,
значит:
,
где — вектор скорости.
А это и означает, что тело движется прямолинейно равномерно (равенство вектора скорости постоянной векторной величине означает и постоянство модуля скорости и постоянство его направления. Получается, что первый закон как-бы содержится (является частным случаем) второго закона. Но это не так. Ведь из второго закона Ньютона не следует существование инерциальных систем отсчёта, в которых справедлив второй закон. Об этом говорится именно в первом законе. Так что законы Ньютона нельзя рассматривать по отдельности, независимо друг от друга. Они образуют единую систему.
Инерциальные системы отсчёта
Инерциальных систем отсчёта в природе не существует. Это всего-лишь абстракция, модель такой системы отсчёта, где все свободные тела движутся с постоянным вектором скорости (или покоятся).
Но, в ряде случаев (это зависит не от самой системы отсчёта, а от поставленной задачи), можно считать (приближенно) некоторые системы отсчёта инерциальными. Например, Землю можно считать ИСО, если мы изучаем движение автомобиля по дороге, но когда нас интересует, например, движение Луны вокруг Земли, то последняя в качестве ИСО уже не годится. Здесь можно связать ИСО с Солнцем, поместив начало координат в его центре, а оси направив на далекие звезды. Но и эта система отсчёта не подходит (как инерциальная), если мы захотим рассмотреть движение всей Солнечной системы вокруг центра нашей Галактики.
Не получается самостоятельно разобраться с темой? Заказать написание статьи по физике!
Комментарии