Основное утверждение механики. Урок в 10 классе

Выбор системы отсчета.
В кинематике, т. е. при описании движения без рассмотрения причин его изменения, все системы отсчета равноправны.

В разделе механики - динамике - рассматриваются взаимодействия тел, являющиеся причиной изменения движения этих тел, т. е. изменения их скоростей.
Движение тел вблизи поверхности Земли будем рассматривать относительно
самой Земли.

Что вызывает ускорение тел?
изменение скорости тела (а значит, ускорение) всегда вызывается воздействием на него каких-либо других тел.

На столе лежит книга, ее ускорение равно нулю, хотя действие со стороны других тел налицо. На книгу действуют притяжение Земли и стол, не дающий ей падать вниз. В этом случае говорят, что действия уравновешивают (или компенсируют) друг друга. Но книга никогда не придет в движение, не получит ускорение, если на нее не подействовать рукой, сильной струей воздуха или еще каким-нибудь способом. Скорость тела никогда не меняется, если на него ничто не действует.

Движение с постоянной скоростью.
Если действий со стороны других тел на данное тело нет, то согласно основному утверждению механики ускорение тела равно нулю, т. е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью.

В ЧЕМ ПРИЧИНА ДВИЖЕНИЯ ?
Аристотель – движение возможно только под действием силы; при отсутствии сил тело будет покоится.
Галилей – тело может сохранять движение и в отсутствии сил. Сила необходима для того чтобы уравновесить другие силы, например, силу трения
Ньютон – сформулировал законы движения

Инерциальные и неинерциальные системы отсчета.
В системе отсчета, связанной с Землей, ускорение тела определяется только действием на него других тел. Подобные системы отсчета называют инерциальными.
Рассмотрим систему отсчета, связанную с автобусом. При равномерном движении автобуса действие со стороны автобуса компенсируется взаимодействием с Землей. При резком торможении автобуса стоящие в проходе пассажиры падают вперед, получая ускорение относительно стенок автобуса

Относительно Земли пассажиры сохраняют свою постоянную скорость, но автобус начинает двигаться с ускорением, и пассажиры относительно него также движутся с ускорением. Это ускорение не связано со взаимодействием пассажиров с какими-либо телами, оно появляется вследствие того, что движение их рассматривается относительно тела отсчета (автобуса), движущегося с ускорением.
Когда на пассажира не действуют другие тела, он не получает ускорение в системе отсчета, связанной с Землей, но относительно системы отсчета, связанной со стенками автобуса, движущегося замедленно, пассажир имеет ускорение, направленное вперед.

Если относительно какой-нибудь системы отсчета тело движется с ускорением, не вызванным действием на него других тел, то такую систему называют неинерциальной. В неинерциальных системах отсчета основное положение механики о том, что ускорение тела вызывается действием на него других тел, не выполняется.

Материальная точка
Основные законы механики Ньютона относятся не к произвольным телам, а к точке, обладающей массой, - материальной точке.

Первый закон Ньютона

Исаак Ньютон
«Не знаю, чем я могу показаться миру, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на морском берегу и развлекающийся тем, что от поры до времени отыскиваю камушек более увесистый, чем обыкновенный, или красивую раковину, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным».

Движение свободного тела.
Закон инерции относится к самому простому случаю движения - движению тела, которое не взаимодействует с другими телами. Такие тела называют свободными телами.
когда ускорение тела отлично от нуля, обнаруживается воздействие на него других тел.
Тело, достаточно удаленное от других тел и по этой причине не взаимодействующее с ними, будет двигаться с постоянной скоростью.

Формулировка первого закона Ньютона
Существуют системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тело движется прямолинейно и равномерно, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.

Примеры инерциальных систем отсчета
С большой точностью систему отсчета, связанную с Землей (геоцентрическую систему отсчета), можно считать инерциальной

С гораздо большей точностью можно считать инерциальной систему отсчета, в которой начало координат совмещено с центром Солнца, а координатные оси направлены к неподвижным звездам. Эту систему отсчета называют гелиоцентрической

Задание на дом
§§20-22