Для всех учителей из 37 347 образовательных учреждений по всей стране

Скидка до 75% на все 778 курсов

Выбрать курс
версия для слабовидящих
Получите деньги за публикацию своих
разработок в библиотеке «Инфоурок»
Добавить авторскую разработку
и получить бесплатное свидетельство о размещении материала на сайте infourok.ru
Инфоурок Видеоуроки Физика 10 класс Третий закон Ньютона. Понятие о системе единиц

Третий закон Ньютона. Понятие о системе единиц

Описание видеоурока

В третьем законе Ньютона сформулировано одно свойство, которое присуще всем силам, рассматриваемым в разделе механика: любое действие тел друг на друга носит характер взаимодействия. Это значит, что тело А оказывает воздействие на тело В, точно такое же как и тело В на тело А. Например, если человек, находясь в лодке, подтягивает к себе за веревку другую лодку, то и лодка, в которой он находится, будет двигаться навстречу другой лодке. Действуя на другую лодку, человек вызывает ее действие на лодку, в которой сам находится.
Можно привести множество примеров взаимодействия тел, при этом тела сообщают друг другу ускорения.
Если футболист бьет ногой по футбольному мячу, то он обязательно ощутит обратное действие мяча на ногу.
Если ученик на переменке толкнет плечом товарища, то и сам почувствует толчок в плечо. Это проявления закона взаимодействия.
Тела взаимодействуют друг с другом не только при непосредственном контакте этих тел. В качестве примера можно привести взаимодействие магнитов: если на стол положить на некотором расстоянии друг от друга два сильных магнита, расположив их разноименные полюса напротив друг друга, вы тут же увидите, как магниты начнут движение навстречу друг другу.
Изменения скоростей обоих взаимодействующих тел достаточно легко увидеть только лишь в тех случаях, когда массы этих тел практически не отличаются друг от друга. Если же массы этих тел имеют существенную разницу, то заметное ускорение получит только меньшее по массе из этих тел. При падении камня можно увидеть, что он с ускорением движется навстречу земле. А ведь камень тоже притягивает землю и сообщает ей ускорение. Но то ускорение, которое придает камень земле практически обнаружить нельзя, так как оно очень мало.
При помощи опыта попробуем установить, как связаны друг с другом силы взаимодействия двух тел.
Возьмем достаточно сильный магнит и железный брус, установим их на тележки, чтобы значительно снизить трение о стол. На концах магнита и бруска закрепим одинаковые пружины, которые закреплены другими концами за неподвижные стенки.  Магнит и брусок притягиваются друг к другу, растягивая при этом пружины. Из опыта можно увидеть, что к моменту прекращения движения пружины растянуты абсолютно одинаково.
Это значит, что на оба тела со стороны пружин действуют одинаковые по модулю, но противоположные по направлению силы.
Так как магнит покоится, то сила F2 равна по модулю и противоположна по направлению силе F4, с которой на него действует брусок.
Точно так же равны по модулям и противоположны по направлению силы, действующие на брусок со стороны магнита и пружины.
Отсюда следует, что силы, с которыми взаимодействуют магнит и брусок, равны по модулям и противоположны по направлению.
Используя подобные опыты, можно сформулировать третий закон Ньютона:
Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны.
Если на тело A со стороны тела B действует сила, то одновременно на тело B со стороны тела A  также будет действовать сила, причем значения этих сил будут равны по модулю и противоположны по направлению.
Применяя второй закон Ньютона, это равенство можно записать как произведение массы первого тела и полученного им ускорения равно по модулю и противоположно по направлению произведению массы второго тела и полученного им ускорения.
Отсюда следует, отношение модулей ускорений,  взаимодействующих друг с другом тел обратно пропорционально их массам.
Силы, которые возникают при взаимодействие двух тел - это силы одной физической природы, время их действия одинаково, однако они приложены к разным телам, и поэтому действие первого тела на второе не может быть скомпенсировано действием второго тела на первое.
В кинематике используются две основные физические величины - длина и время. Для единиц этих величин установлены соответствующие эталоны, сравнением с которыми определяются любая длина и любой интервал времени. Единицей длины является метр, а единицей времени - секунда. Все остальные кинематические величины не имеют эталонов единиц. Единицы этих величин принято называть производными. Связь производных единиц с единицами основных величин в кинематике вытекает из самих определений производных величин.
Переходя к динамике, необходимо ввести еще одну основную единицу и установить ее эталон. Дело в том, что второй закон Ньютона включает две новые, динамические величины - силу и массу. Ни одна из этих величин не может быть выражена через известные нам кинематические величины.
С одинаковым успехом можно считать основной величиной силу и массу. Выбрав эталонную единицу для одной из этих величин, мы получим единицу для другой, при помощи второго закона Ньютона. Именно поэтому получаются две различные системы единиц.
Если мы вводим понятие силы, мы говорим о том, что в качестве эталона силы можно взять пружину, которая растягивается определенным образом. Однако на практике такой эталон силы брать неудобно, так как, во-первых, достаточно сложно изготовить две пружины с абсолютно одинаковыми свойствами, а во-вторых, упругие свойства пружин могут изменяться с течением времени и в зависимости от влияния окружающих условий, например, от температуры. Гораздо проще в качестве единицы силы взять силу, с которой земля притягивает к себе определенную эталонную гирю.
Сейчас наиболее широко и в физике, и технике применяется система единиц, в которой в качестве основной величины взята не сила, а масса. Единица же силы устанавливается с помощью второго закона Ньютона.
В Международной системе единиц за единицу массы - один килограмм - принята масса эталонной гири, которая состоит из сплава платины и иридия, хранящаяся в Международном бюро мер и весов в Севре, недалеко от Парижа. Точные копии этой гири имеются во всех странах. Приближенно массу 1 кг имеет вода объемом 1 л при комнатной температуре. Сравнение массы любого тела с массой эталона осуществляется с помощью взвешивания.
За единицу силы в Международной системе единиц принимается сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 метр на секунду в квадрате. Эта единица называется ньютоном.

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.