1 закон Ньютона. Движение тела при отсутствии сил, при равенстве нулю равнодействующей

Типовые задачи

1. К потолку каюты равномерно идущего теплохода подвешен тяжелый шар. Какое произойдет изменение его положении, если теплоход: ускорит ход; повернет в сторону; внезапно остановится?

Краткая теория:

Первый закон Ньютона формулируется следующим образом: Всякое тело сохраняет свое первоначальное состояние относительного покоя или прямолинейного равномерного движения, пока на него не подействуют другие тела и не выведут его из этого состояния. Этот закон называют законом инерции. Он справедлив в системах отсчета, движущихся равномерно прямолинейно. В системах отсчета, движущихся с ускорением, закон инерции несправедлив. Первые системы называются инерциальными системами отсчета, вторые - неинерциальными.

Этот закон справедлив и для случая, когда действие сил на тело скомпенсировано, то есть равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю, а линии их действия пересекаются в одной точке. Если не будет выполняться второе условие, то возникнет вращение тела.

Наиболее важное в 1 законе Ньютона чаще всего написано между строк: это постулат о том, что существуют системы отсчета, в которых мы можем наблюдать такое движение. Одна из формулировок 1 закона Ньютона так и гласит: существуют инерциальные системы отсчета.

Возможные особенности задач:

Иногда по первому закону Ньютона решают задачи, строго говоря, к нему не относящиеся. Движение тела с постоянной скоростью еще не означает, что задача решается по первому закону Ньютона.

Алгоритм решения типовой задачи:

1. Кратко записываем условие задачи.

2. Изображаем условие графически, указав действующие на тело (точку) силы.

3. Корректируем и обозначаем на рисунке систему отсчета.

4. Проводим решение, применяя 1 закон Ньютона.

5. Записываем ответ.

Примеры решения:

Задача 1.

К потолку каюты равномерно идущего теплохода подвешен тяжелый шар. Какое произойдет изменение его положении, если теплоход: а) ускорит ход; б) повернет в сторону; в) уменьшит ход?

Решение.

1. Кратко записываем условие задачи.

2. Изображаем условие графически, указав действующие на шар силы. Рисуем начальные условия. На рисунке сразу обозначаем систему координат.

3. Проводим общее решение, применяя 1 закон Ньютона.

В соответствии с этим законом, шар будет сохранять состояние равномерного прямолинейного движения относительно Земли. Пока скорость каюты будет постоянной, он будет с точки зрения наблюдателя в каюте, выглядеть неподвижным.

а) Пароход увеличивает скорость. В системе отсчета, связанной с землей, это будет выглядеть так, как будто бы пароход начал уходить от шара вперед. Движение каюты начнет опережать движение шара и уведет верх подвеса вперед, шар отстанет.

б) Пароход поворачивает в сторону. В системе отсчета, связанной с землей, это будет выглядеть так, как будто бы пароход начал уходить от шара в сторону, а шар будет оставаться на месте. Движение каюты уведет верх подвеса в сторону, шар отклонится в каюте в сторону, противоположную повороту.

в) Пароход уменьшает скорость. Шар по инерции будет продолжать движение и уведет низ подвеса вперед. Движение каюты будет отставать от движения шара.

5. Ответ. С точки зрения наблюдателя в каюте при увеличении скорости парохода произойдет отклонение шара назад, при повороте - отклонение в сторону, противоположную повороту, при уменьшении скорости - отклонение вперед.