Английский гений Исаак Ньютон жил на границе XVII и XVIII веков. Именно в этот период начала зарождаться западная цивилизация. Немалая роль в этом принадлежит Ньютону. Его три знаменитых закона легли в основу классической механики. Особенно это касается первого закона Ньютона. Инерциальная система взгляда на движение изменила все представления о механике. Мир стал другим, более понятным. Наука и производство получили большой импульс к ускорению.
Основные понятия
До открытия англичанина предполагалось: чтобы тело двигалось, к нему надо приложить силу. В противном случае оно просто остановится. Мыслитель конца XVII века откинул все предрассудки и предложил построить умозрительную модель мира, в которой на тела не действуют посторонние силы, а их строение является идеальным.
К этому его подвели труды Галилео Галилея. Движение космических тел практически никогда не прекращается. Им ничто не мешает двигаться в безвоздушном пространстве.
Родился первый закон Ньютона, который формулируется так:
"Без действия внешних сил, или если действие этих сил равновелико, тело двигается равномерно и прямолинейно."
Представление о мире перевернулось. Родилась новая наука – динамика.
Понятие об инерции
Утверждение о том, что для изменения скорости движения нужно приложить силу, привело к появлению нового понятия - инерция.
Одно из фундаментальных свойств материи получило свое имя. Если обратиться к латинскому смыслу слова inertia, то оно будет означать – "косность" и "бездеятельность". Иначе говоря, состояние системы можно изменить только воздействием внешних сил. Появилось научное определение: сила - это причина изменения состояния тела.
Третьим следствием первого закона Ньютона стало понятие ускорения, которое описывает изменение скорости движения.
Примеры решения задач
Попробуем, используя понятия первого закона Ньютона, решить несколько задач.
Задание. Какие силы действуют на дирижабль при: а) его движении в воздухе; б) при нахождении на аэродроме?
Ответ: а) притяжение земли компенсируется выталкивающей силой воздушной среды, тяга двигателя компенсирует сопротивление внешней среды; б) выталкивающая сила воздуха компенсируется аэродромными якорями.
Задание. Как можно объяснить следующие явления: а) во время дождя капли падают на землю с одинаковой скоростью; б) космический спутник летает с выключенными двигателями.
Ответ: а) капля дождя падает по инерции. В нижних слоях атмосферы действие силы притяжения земли компенсируется сопротивлением воздуха; б) спутник двигается прямолинейно и равномерно по инерции, если на него не действуют внешние силы.
Практическое значение
Как видно из ранее написанного, формулы первого закона Ньютоне не существует. Он имеет только словесно описание, не существует численных характеристик для его значений. Тем не менее значение его в реальной жизни очень велико. Это краеугольный камень всей современной механики.
- Без знания законов инерции невозможно представить всю программу освоения космоса.
- Человек ежедневно пользуется современным автомобилем. Вся система безопасности машины строится исходя из знания как будет себя вести тела с различной массой при внезапной остановке.
- Значительный вклад в энергетику мира вносят ГЭС. Их турбины вырабатывают ток под воздействием инерции воды.
Примеров можно приводить множество, где все подчиняется закону инерции.
Взгляд философа
Как и любое фундаментальное понятие, рассматриваемое нами выходит далеко за рамки первоначального применения. Его мировоззренческое значение трудно переоценить. Стоит правильно определить систему отчета, первый закон Ньютона проявится сам, независимо от вида человеческой деятельности.
Занимаясь любимым делом, мы даже не замечаем, что работаем по инерции. Нужно проявиться силе голода, чтобы мы прервали свое занятие. Стоит уехать в отпуск отдыхать, мы настолько привыкаем, что потребуется усилие для возвращения в рабочий ритм.
Однажды настроенная социальная системы развивается по инерции. Требуются значительные силы, чтобы изменить направление ее развития.
Механика Ньютона
Уже отмечалось решающее значение первого закона Ньютона. Определение последующих законов идет в его развитие.
Второй закон утверждает, что тело получает ускорение пропорционально приложенной силе. По отношению к массе будет обратная зависимость. Формулируя иначе, тело будет тем быстрее менять скорость своего движения, чем больше прикладываемая сила и чем меньше масса тела.
Третий закон поясняет, что действие равно противодействию. Иначе говоря, если одно тело оказывает силовое воздействие на другое, то в ответ получает такое же воздействие. Только в другом направлении.
На этих трех законах построена вся современная механика. Конечно, для расчетов в реальном мире применяются сложные формулы, более прогрессивные модели мироустройства. Но все они сводятся к трем законам.
Формат статьи не позволяет подробно описать все правила и следствия, вытекающие из первого закона Ньютона. Чтобы оценить его значение, достаточно понять простые вещи. Для правильного понимания мира иногда нужно упростить систему. Отказаться от второстепенных деталей и частностей. Выделить главное и следовать по пути его изучения. Все сводить к более простым понятиям. Важно правильно применить систему отсчета. Движение тела не носит абсолютного характера. Следуя понятиям первого закона Ньютона, системы отсчета, в которой тело будет двигаться, всегда могут быть заменены на более простую, где тело неподвижно относительно точки наблюдения.
Посмотрев на мир по-новому, можно многое изменить.
