¿Cuáles son las tres leyes de Newton?

Contenido: Bajo cualquier circunstancia, todos los objetos siempre permanecen en reposo o se mueven en línea recta a una velocidad uniforme cuando no actúan sobre ellos fuerzas externas.

Descripción: Los objetos tienden a permanecer estacionarios y moverse en línea recta a una velocidad uniforme, por lo que el estado de movimiento de un objeto está determinado por su velocidad, y no existe ninguna fuerza externa. Su estado de movimiento no cambiará. La propiedad de que un objeto mantenga su estado original de movimiento se llama inercia. Por eso, la primera ley de Newton también se llama ley de inercia. La primera ley también explica el concepto de fuerza. Aclare que una fuerza es una interacción entre objetos y señale que cambia el estado de movimiento del objeto. Debido a que la aceleración describe el cambio en el estado de movimiento de un objeto, la fuerza está relacionada con la aceleración y no tiene nada que ver con la velocidad.

Nota:

1. La primera ley de Newton no se cumple en todos los sistemas de referencia. De hecho, solo se cumple en el sistema de referencia inercial. Por lo tanto, si la primera ley de Newton es verdadera o no se utiliza a menudo como criterio para determinar si un sistema de referencia es inerte.

2. La primera ley de Newton se obtiene analizando los hechos y generalizando y razonando. Todo lo que nos rodea se ve afectado por esta o aquella fuerza, por lo que esta regla no puede verificarse directamente de forma experimental. Pero todas las inferencias extraídas de las leyes han resistido la prueba de la práctica, por lo que la primera ley de Newton se ha convertido en una de las leyes básicas de la mecánica universalmente reconocidas.

Segunda ley de Newton

Contenido de la ley: La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza resultante e inversamente proporcional a la masa del objeto La dirección de la aceleración es la. igual que la dirección de la fuerza resultante.

Fórmula: f =ma

Algunas notas:

(1) La segunda ley de Newton es la ley instantánea de la fuerza. La fuerza y ​​la aceleración se crean, cambian y desaparecen al mismo tiempo.

(2)F=ma es una ecuación vectorial y se debe especificar la dirección positiva al aplicarla. Cualquier fuerza o aceleración que esté en la misma dirección que la dirección positiva debe tomar un valor positivo, de lo contrario tomará un valor negativo. En general, la dirección de la aceleración es siempre la opuesta.

(3) Según el principio de acción independiente de la fuerza, cuando se utiliza la segunda ley de Newton para tratar el movimiento de un objeto en un plano, la fuerza que actúa sobre el objeto se puede descomponer ortogonalmente, y La forma componente de la segunda ley de Newton se puede aplicar en dos direcciones mutuamente perpendiculares: FX = Max, FY = May.

Tres propiedades de la segunda ley de Newton;

(1) Vectorialidad: la fuerza y ​​la aceleración son cantidades vectoriales, y la dirección de la aceleración de un objeto está determinada por la dirección de la fuerza externa aplicada. fuerza. 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 la dirección de aceleración del objeto es la misma que la dirección de la fuerza externa ejercida sobre él.

(2) Instantaneidad: Cuando la fuerza externa que actúa sobre un objeto (con una determinada masa) muta, la magnitud y dirección de la aceleración determinada por la fuerza también mutan cuando la fuerza resultante es cero; La aceleración también cambia al mismo tiempo que es cero, la aceleración y la fuerza resultante están en correspondencia uno a uno. La segunda ley de Newton es una ley de correspondencia instantánea, que expresa el efecto instantáneo de la fuerza.

(3) Relatividad: Existe un sistema de coordenadas en la naturaleza. En este sistema de coordenadas, cuando no hay fuerza sobre el objeto, mantendrá un movimiento lineal uniforme o reposo. Este sistema de coordenadas se llama sistema de referencia inercial. El suelo y los objetos que están estacionarios o que se mueven en línea recta con una velocidad uniforme con respecto al suelo pueden considerarse sistemas de referencia inerciales. Las leyes de Newton solo son válidas en sistemas de referencia inerciales.

Ámbito de aplicación:

(1) Solo aplicable a objetos que se mueven a baja velocidad (más lento que la velocidad de la luz).

(2) sólo se aplica a objetos macroscópicos, y la segunda ley de Newton no se aplica a átomos microscópicos.

(3) El sistema de referencia debe ser un sistema inercial.

Tercera ley de Newton

Contenido: Un par de fuerzas que actúan sobre dos objetos tienen direcciones opuestas y magnitudes iguales, actúan sobre la misma recta y actúan sobre dos objetos superiores diferentes.

Expresión: F1=F2, F1 representa la fuerza de acción y F2 representa la fuerza de reacción.

Ámbito de aplicación:

La ley del movimiento de Newton es la llamada acción a distancia basada en el espacio y el tiempo absolutos y la acción correspondiente a distancia, lo que significa que los objetos separados no requieren ningún medio ni tiempo para transferir sus interacciones, es decir, las interacciones se transfieren a una velocidad infinita.

Además de las ideas básicas anteriores, en la era de Newton, la gente entendía interacciones como la gravedad, la fuerza magnética entre imanes y las fuerzas entre objetos en contacto entre sí a lo largo de la dirección de las líneas que conectan los objetos que interactúan. La velocidad de movimiento del objeto está dentro del rango de velocidad constante.

En este caso, Newton descubrió la tercera ley a partir de experimentos. "Toda acción siempre tiene una fuerza de reacción igual y su resistencia opuesta; en otras palabras, la interacción entre dos objetos es siempre igual y ambos apuntan uno hacia el otro." Las líneas de acción y reacción son iguales, opuestas y * * *, interactúan teniendo las mismas propiedades. Estas son a menudo las cosas que queremos enfatizar al enseñar esta ley. Y dentro de cierto rango, la tercera ley de Newton está estrechamente relacionada con la conservación del momento en los sistemas materiales.

Sin embargo, con el desarrollo de la comprensión de la interacción entre objetos, en el siglo XIX se descubrió la relación entre la electricidad y el magnetismo y se establecieron los conceptos de campos eléctricos y magnéticos. Además de la interacción de fuerzas de Coulomb entre cargas estáticas a lo largo de la dirección de conexión, se descubrió que las cargas en movimiento también se ven afectadas por las fuerzas del campo magnético, concretamente la fuerza de Lorentz. Las cargas en movimiento excitan un campo magnético, por lo que hay una interacción entre dos cargas en movimiento. Basándose en sus investigaciones sobre los fenómenos electromagnéticos, Maxwell (1831-1879) completó un estudio exhaustivo de los fenómenos electromagnéticos y sus leyes entre 1855 y 1873, estableció una teoría electromagnética sistemática y descubrió el electromagnetismo.

Con el desarrollo de la física, se ha revelado que la tercera ley de Newton no se aplica a todas las interacciones. Si la interacción de Coulomb entre cargas estacionarias se produce a lo largo de la línea que conecta las dos cargas, la interacción electrostática puede considerarse como un efecto de distancia transmitido a "velocidad infinita", entonces la tercera ley de Newton todavía se aplica, entonces para la interacción de cargas en movimiento, la tercera ley de Newton no se aplica. Como se muestra en la figura, la fuerza ejercida por la carga en movimiento B sobre la carga en movimiento A a través del campo magnético excitante es (no a lo largo de la línea AB), mientras que el campo magnético de la carga en movimiento A no tiene fuerza sobre la carga B en esta vez (la diferencia entre los dos no se muestra en la figura) fuerza de Coulomb). Por lo tanto, la fuerza no tiene reacción en este momento, y aquí falla la ley de acción y reacción.

Los experimentos demuestran que siempre hay un retraso en las interacciones de corto alcance transmitidas 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 solo es válida para la interacción entre dos objetos a lo largo de una línea recta (llamada fuerza centrípeta), y el tiempo de transmisión de esta interacción puede ignorarse (es decir, puede considerarse como una acción directa a distancia ).

Pero en el sistema mecánico newtoniano, la ley de conservación del momento, que está estrechamente relacionada con la tercera ley, es una ley universal de la naturaleza. Desde la conservación del momento mecánico de las partículas físicas hasta la conservación del momento total de todas las partículas y campos, la ley de conservación del momento se convierte en una ley de conservación universal.