Сила и второй закон Ньютона

Сила

Определение силы

Силой в механике называют векторную величину, которая является причиной изменения вектора импульса материальной точки. О силе часто говорят как о количественной мере взаимодействия тел.

Материальной точкой в механике называют тело, размерами которого можно пренебречь в зависимости от рассматриваемого движения этого тела.

Сила является одной из наиболее важных величин в динамике. Это динамическая величина, описывающая воздействие тел друг на друга. Единицей силы в CI является $H$ (ньютон).

Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона называют ещё уравнением движения материальной точки. Это главное уравнение движения во всей классической механике. Его можно записать в разных, эквивалентных формах.

Обычная (школьная запись) 2-го закона Ньютона

В инерциальной системе отсчёта второй закон Ньютона имеет вид:

Второй закон Ньютона

$m\vec{a}=\vec{F}$,

где

$m$ — масса тела;
$\vec{a}$ — вектор ускорения;
$\vec{F}$ — вектор силы.

Тело массы $m$ под действием на него силы $\vec{F}$ получает ускорение $\vec{a}$. Из формулы видно, что векторы ускорения $\vec{a}$ и силы $\vec{F}$ сонаправлены. То есть, куда направлена сила, туда направлено и ускорение. Таким образом, под действием силы тело получает ускорения в направлении действия силы.

Если вспомнить, что вектор ускорения $\vec{a}$ равен производной от вектора скорости $\vec{v}$ движения тела, то уравнение движение можно переписать в виде:

Альтернативная запись 2-го закона Ньютона

$m\vec{a}=m\frac{d\vec{v}}{dt}=m\dot{\vec{v}}=\vec{F}$,

где в записи $\dot{\vec{v}}$ точка обозначает производную по времени.

Более общая запись 2-го закона Ньютона

Вспомним определение вектора импульса материальной точки:

$\vec{p}=m\vec{v}$

Тогда, 2-й закон Ньютона можно переписать через импульс:

2-й закон Ньютона в "импульсной форме"

$\frac{d\vec{p}}{dt}=\vec{F}$

или

$\dot{\vec{p}}=\vec{F}$

Очень важно подчеркнуть, что те записи второго закона Ньютона, которые мы здесь привели, справедливы только в инерциальных системах отсчёта (ИСО). Это следует хотя бы из того, что если на тело не действует никакая сила (или все силы взаимно компенсируют друг друга), то ускорение тела будет равняться нулю, значит вектор скорости тела не меняется. А это и есть определение инерциальной системы отсчёта.

Нужна работа по низкой цене? У нас вы можете заказать статью по физике недорого!

Тест по теме «Сила и второй закон Ньютона»