Механика
Первый закон Ньютона
Динамика — основной раздел механики. В ней изучаются связь между взаимодействиями тел и причины, влияющие на изменения характера движения тел.
Основу динамики составляют три закона,сформулированных Исааком Ньютоном в труде «Математические начала натуральной философии» (1687 год), в результате обобщения существовавших до него и полученных им самим опытных данных в области механики.
Первый закон Ньютона: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не приведет к изменению этого состояния.
Согласно первому закону Ньютона, состояние покоя или равномерного прямолинейного движения не требует для своего поддержания каких либо внешних воздействий, то есть тела обладают динамическим свойством, называемым инертностью, а свободное движение тел — движением по инерции.
Первый закон Ньютона выполняется не для всех систем отсчета. Системы отсчета, в которых он выполняется, называются инерциальными системами отсчета, а в неинерциальных системах отсчета он не выполняется. Следовательно, в первом законе Ньютона содержится два утверждения: все тела обладают свойством инерции и существуют инерциальные системы отсчета.
Первый закон Ньютона рассматривает абсолютно твердое тело, поскольку для деформируемых тел этот закон может не выполнятся. Например, сжатая пружина, после снятия всех внешних воздействий будет совершать колебательные движения (периодические растяжения и сжатия), не являющиеся ни состоянием покоя, ни равномерным прямолинейным движением.
Первый закон Ньютона относится к возможному поступательному движению абсолютно твердого тела в отсутствии внешних воздействий. Однако опытным путем установлено, что тело может равномерно вращаться по инерции.
Более строгая формулировка первого закона Ньютона с учетом изложенных выше замечаний: материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет ее из этого состояния.
С большой степенью точности в качестве инерциальной системы отсчета можно выбрать гелиоцентрическую систему отсчета. В этой системе началом отсчета является Солнце (или центр инерции солнечной системы) а оси направлены в направлении трех удаленных (что означает, практически неподвижных) звезд, выбранных таким образом, чтобы оси были взаимно перпендикулярны.
Ускорении материальной точки свободной от внешних воздействий равно нулю в любой инерциальной системе отсчета, следовательно, инерциальные системы отсчета могут двигаться друг относительно друга только лишь равномерно и прямолинейно либо оставаться неподвижными.
В большинстве случаев удобно использовать систему отсчета, жестко связанную с Землей. Такая система называется лабораторной системой отсчета. Если в рассматриваемых задачах можно пренебречь медленным суточным вращением Земли, то такую систему отсчета можно считать инерциальной.
Инерциальны системы отсчета играют особую роль не только в механике, но и во многих других разделах физики. Это связано с тем, что согласно специальной теории относительности, математическая формулировка любого физического закона имеет один и тот же вид во всех инерциальных системах отсчета. Поэтому говоря об системе отсчета считают ее инерциальной по умолчанию. При рассмотрении движения тел в неинерциальных систем отчета на неинерциальность всегда указывают.
Использованная литература: