Зміст статті
1. Перший закон Ньютона — Закон інерції
⚖️ Перший закон (закон інерції)
Тіло перебуває у стані спокою або рівномірного прямолінійного руху, поки на нього не діє зовнішня сила або поки сума всіх сил не дорівнює нулю.
Інерція в реальному житті
- Пасажири нахиляються вперед при різкому гальмуванні автобуса — їх тіла «хочуть» продовжити рух
- Скатертина: швидко смикнете — посуд залишиться на місці (інерція посуду велика)
- Ремінь безпеки: без нього при аварії тіло продовжує рух з попередньою швидкістю
- Монета на картці, що різко висмикнути — монета падає у стакан (інерція)
- МКС не падає, бо нема тертя: перший закон!
Система відліку: Перший закон виконується лише в інерціальних системах відліку (рівноприскорений автомобіль — НЕ інерціальна система).
2. Другий закон Ньютона — F = ma
📐 Другий закон
Прискорення тіла прямо пропорційне результантній силі і обернено пропорційне масі:
Одиниця сили: 1 Н = 1 кг·м/с²
Що означає «обернено пропорційне масі»
Однакова сила штовхає вантажівку і велосипедиста: велосипедист отримає велике прискорення (маса мала), вантажівка — ледь рушить (маса велика).
✏️ Приклад: тяга ракети
Ракета масою 200 000 кг, тяга двигуна F = 3 000 000 Н. Знайти прискорення (без урахування сили тяжіння для спрощення):
☑️ Маса vs Вага
Маса (кг) — кількість речовини, незмінна. Вага (Н) — сила тяжіння: W = m·g. На Місяці вага в 6× менша, маса — та сама.
☑️ Результантна сила
У F = ma, F — це ВЕКТОР суми всіх сил. Якщо тяга = тертю, результантна = 0, прискорення = 0.
3. Третій закон Ньютона — Дія-протидія
🔄 Третій закон
Якщо тіло А діє на тіло Б з силою F, то тіло Б одночасно діє на тіло А з рівною за модулем і протилежною за напрямком силою:
Приклади третього закону
- Ракетний рух: газ штовхає ракету вперед — ракета штовхає газ назад (тяга)
- Плавання: рука штовхає воду назад — вода «відповідає» і штовхає тіло вперед
- Ходьба: нога штовхає землю назад — земля штовхає ногу вперед (реакція опори)
- Гармата і ядро: ядро летить вперед — гармата відкочується назад
- Ви сидите на стільці: стілець тисне на вас вгору (з тією ж силою, що ви на нього)
Чому сили не анулюють одна одну? Вони прикладені до різних тіл. Закон І: рівновага — сили на ОДНЕ тіло. Закон ІІІ: про пару сил на ДВА тіла.
4. Всі три разом: ліфт
Розглянемо людину (m = 70 кг) в ліфті в різних ситуаціях:
| Ситуація | a | N (вага на ваги) |
|---|---|---|
| Стоїть нерухомо | 0 | mg = 686 Н |
| Прискорюється вгору (+2 м/с²) | +2 | m(g+a) = 826 Н |
| Прискорюється вниз (−3 м/с²) | −3 | m(g−a) = 476 Н |
| Вільне падіння (обрив тросу) | −g | 0 (невагомість!) |
5. Калькулятор другого закону Ньютона
🧮 F = m·a: знайдіть невідоме
Про цю статтю
Ця стаття є частиною бази знань calculator.party — освітнього ресурсу, що поєднує теорію з практичними інструментами. Матеріал орієнтований на студентів, учнів і фахівців, що прагнуть глибокого розуміння теми. Тут зібрані ключові концепції, формули та реальні приклади застосування.
Класична механіка — перша точна наука, створена Ньютоном. Її закони описують рух від кулі до планети, і вони залишаються основою для більшості інженерних розрахунків.
Навіщо читати цю статтю
Після прочитання ви зможете впевнено пояснити тему, вирішувати практичні задачі та застосовувати знання у навчанні й роботі. Стаття охоплює теоретичне підґрунтя і числові приклади, що полегшують запам'ятовування матеріалу.