Zasady dynamiki Newtona
Z Wikipedii
Zasady dynamiki Newtona - trzy zasady leżące u podstaw mechaniki klasycznej sformułowane przez Isaaca Newtona i opublikowane w Philosophiae Naturalis Principia Mathematica w 1687 roku. Zasady dynamiki zwane są też prawami ruchu.
W mechanice kwantowej nie mają zastosowania, w mechanice relatywistycznej obowiązują w ograniczonym zakresie.
Obecnie w wersji popularnonaukowej (podręcznikowej) funkcjonuje kilka wersji tych praw.
Spis treści |
[edytuj] I zasada dynamiki (zasada bezwładności)
:Jeżeli na ciało nie działa żadna siła lub działające siły równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym (po prostej ze stałą prędkością).
W wersji oryginalnej
( Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1726 edition)
Lex I. Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus illud a viribus impressis cogitur statum suum mutare.
- Każde ciało trwa w swym stanie spoczynku lub ruchu prostoliniowego jednostajnego, jeżeli siły przyłożone nie zmuszą ciała do zmiany tego stanu.
O takim ruchu mówimy czasem jako o ruchu swobodnym.
Wybierzmy ciało spełniające założenia pierwszej zasady dynamiki i odnieśmy (ciało jest układem odniesienia) ruch innego ciała, na które też nie działa żadna siła wówczas ciało to spoczywa lub porusza się po linii prostej ruchem jednostajnym względem wybranego ciała (układu odniesienia). Takie układy odniesienia nazywamy układami inercjalnymi.
Dlatego pierwsza zasada dynamiki jest traktowana jako postulat istnienia inercjalnego układu odniesienia i jest formułowana:
- Istnieje układ odniesienia, w którym ciało nie podlegające oddziaływaniom zewnętrznym spoczywa lub porusza się po prostej ze stałą prędkością.
Jeżeli istnieje jeden inercjalny układ odniesienia, to istnieje ich nieskończenie wiele. Układy inercjalne spoczywają lub poruszają się względem siebie po linii prostej ze stałą prędkością.
Wyżej opisany sposób zamiany opisu ruchu z jednego układu odniesienia do innego w mechanice klasycznej nazywany jest transformacją Galileusza
Bezwładność ciał jest to zdolność ciał do przeciwstawiania się wszelkim zmianom ruchu. Miarą bezwładności jest jego masa.
[edytuj] II zasada dynamiki
Gdy na ciało działa siła wypadkowa (wektorowa suma sił działających), to ciało porusza się ruchem przyśpieszonym. Kierunek i zwrot tego przyspieszenia są zgodne z kierunkiem siły wypadkowej.
Przyspieszenie ruchu ciała jest wprost proporcjonalne do wartości siły, a odwrotnie proporcjonalne do masy ciała.''
W wersji oryginalnej
Lex II. Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.
- ’’Zmiana ruchu jest proporcjonalna do przyłożonej siły poruszającej i odbywa się w kierunku prostej, wzdłuż której siła jest przyłożona.’’
W wersji zwanej uogólnioną (uogólniona druga zasada dynamiki), obowiązuje dla ciała o zmiennej masie np w mechanice relatywistycznej:
- Zmiana pędu ciała jest proporcjonalna do działającej siły wypadkowej.
Przy prędkościach, w których nie występują efekty relatywistyczne czyli dla ciała nie zmieniającego masy w wyniku zmian prędkości, zasadę tę można wyrazić w wersji uproszczonej (ta wersja funkcjonuje na wstępnych etapach nauczania fizyki):
- Przyspieszenie z jakim porusza się ciało jest proporcjonalne do działającej siły a odwrotność masy jest współczynnikiem proporcjonalności. Kierunek i zwrot przyspieszenia jest zgodny z kierunkiem i zwrotem siły.
Sformułowanie podręcznikowe:
- ’’Jeżeli na ciało działa siła niezrównoważona to ciało porusza się ruchem zmiennym.’’
[edytuj] III zasada dynamiki (zasada akcji i reakcji)
Jeśli ciało A działa na ciało B siłą F (akcja), to ciało B działa na ciało A siłą (reakcja) o takiej samej wartości i kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie.
W wersji skróconej:
Każdej akcji towarzyszy reakcja równa co do wartości i przeciwnie skierowana.
W wersji oryginalnej:
Lex III. Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem; sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi.
- Względem każdego działania istnieje przeciwdziałanie skierowane przeciwnie i równe, to jest wzajemne działania dwóch ciał są zawsze równe i skierowane przeciwnie.
III Zasada dynamiki, słuszna tylko w mechanice nierelatywistycznej, zwana jest zasadą akcji i reakcji. Zasada ta zakłada, że siły rozchodzą się w przestrzeni z nieskończoną prędkością. Doświadczenia wskazują, że wszystkie siły rozchodzą się ze skończoną prędkością nieprzewyższającą prędkości światła.
Zgodnie ze współczesnymi poglądami w zasadach dynamiki należy rozumieć: ciało – punkt materialny, ruch – ruch względem układu odniesienia będącego układem inercjalnym.
Zasady dynamiki mają swoje wersje także dla ruchu obrotowego (punktu i bryły) oraz mogą być stosowane w układach nieinercyjnych po uwzględnieniu sił bezwładności.
