I закон Ньютона: Всякая материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставят ее изменить это состояние.
Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью.
Механическое движение относительно и его характер зависит от системы отсчета. Те системы, по отношению к которым выполняется I закон Ньютона называются инерциальными системами отсчета.
Инерциальной системой отсчета (ИСО) является такая система отсчета, относительно которой материальная точка, свободная от внешних воздействий, либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно.
(ИСО – это такая система отсчета, в которой используется I закон Ньютона.)
Из опыта известно, что при одинаковых взаимодействиях различные тела приобретают различные ускорения, следовательно, ускорение зависит не только от величины воздействия, но и от свойств самого тела, т.е. от его массы.
Масса тела – это физическая величина, являющаяся одной из характеристик материи, определяющая ее инерциальные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства.
В настоящее время принято считать, что инерционная масса равна гравитационной с точностью до 10–12 их значений.
Чтобы описывать воздействие, упоминаемое в I законе Ньютона, вводят понятие силы. В каждый момент времени сила характеризуется численным значением, направлением в пространстве и точкой приложения.
Сила – это физическая векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.
II закон Ньютона – это основной закон динамики поступательного движения твердого тела. Он отвечает на вопрос, как изменяется механическое движение материальной точки или тела под воздействием приложенных к ней сил.
Если рассматривать действие различных сил на одно и то же тело, то оказывается, что ускорение, приобретаемое телом, всегда прямо пропорционально равнодействующей приложенных сил.
При действии одной и той же силы на тела с разными массами их ускорения оказываются различными, а именно:
Используя (1) и (2) мы приходим к выводу, что
II закон Ньютона: Ускорение, приобретаемое телом, пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки или тела.
Следствие из II закона Ньютона: – это только математическое следствие, но не физическое.
Учитывая, что в классической механике m = const, мы можем ввести m под знак дифференциала:
Векторная величина, численно равная произведению массы тела на его скорость – это есть импульс тела
тогда мы можем записать
(7) – более общая форма II закона Ньютона.
II закон Ньютона: Скорость изменения импульса материальной точки равна действующей на нее силе.
Выражение (7) называется уравнением движения материальной точки. Единица измерения в СИ – Ньютон (Н).
1 Н – это сила, которая массе 1 кг сообщает ускорение 1 м/с2 в направлении действия силы.
II закон Ньютона справедлив только для инерциальных систем отсчета!
Из II закона Ньютона следует принцип независимости сил: