Законы Ньютона Реферат
Законы Ньютона Реферат
Главная
Коллекция "Revolution"
Физика и энергетика
Законы Ньютона
Физические открытия Исаака Ньютона - английского физика, астронома и математика. Его роль в развитии научного понимания мира. Законы ньютоновской механики. Пространство в контексте механической картины мира. Дифференциальные и интегральные исчисления.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Исаак Ньютон и его роль в развитии научного понимания мира
2. Основные законы ньютоновской механики
3. Пространство и время в контексте механической картины мира
1. Исаак Ньютон и его роль в развитии научного понимания мира
Исаак Ньютон - великий английский физик, астроном и математик, механиком. Высокое признание получили работы Ньютона, в которых он заложил основы научного понимания законов мироздания взамен фантастических домыслов религии.
Исаак Ньютон родился в 1643 г. в местечке Вулсторп близ города Грантема в семье небогатого фермера. Учился в Кембриджском университете. В 1672 г. Исаак Ньютон стал членом, а с 1673 г. и бессменным президентом Лондонского королевского общества английской академии наук. В 1669 - 1701 гг. Ньютон - профессор физики и математики в Кембриджском университете.
Ньютон сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, разработал основы дифференциального и интегрального исчислений. Главный труд Ньютона “Математические начала натуральной философии” (1687) был отправным пунктом всех работ по механике и небесной механике в течение последующих двух веков. В книге “Оптика” (1704 г.) он объяснил большинство световых явлений с помощью развитой им корпускулярной теории света.
Физические открытия Ньютона были тесно связаны с решением астрономических задач. Независимо от Г. Лейбница Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисления. Чуть позже он открыл дисперсию света, хроматическую аберрацию; исследовал интерференцию и дифракцию и кольца, позже названные его именем. Оптика Ньютона выросла из попыток усовершенствовать объективы для астрономических телескопов-рефракторов, избавить их от искажений - аберраций. В 1668 г. он разработал конструкцию зеркального телескопа-рефлектора и за это в 1672 г. был избран членом Лондонского королевского общества. Ньютон на основе установленного им закона всемирного тяготения сделал заключение, что все планеты и кометы притягиваются к Солнцу, а спутники - к планетам с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния, и разработал теорию движения небесных тел. Ньютон показал, что из закона всемирного тяготения вытекают законы Кеплера, пришёл к выводу о неизбежности отклонений от этих законов вследствие возмущающего действия на каждую планету или спутник остальных тел Солнечной системы. Теория тяготения позволила ему объяснить многие астрономические явления - особенности движения Луны, прецессию, приливы и отливы, сжатие Юпитера, разработать теорию фигуры Земли.
Взгляды Ньютона, его способность объяснить и описать широчайший круг явлений природы, особенно астрономических, оказали огромное влияние на дальнейшее развитие науки.
2. Основные законы ньютоновской механики
Вершиной научного творчества И. Ньютона является его бессмертный труд “Математические начала натуральной философии”, впервые опубликованный в 1687 году. В нем он обобщил результаты, полученные его предшественниками и свои собственные исследования и создал впервые единую стройную систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики. Здесь Ньютон дал определения исходных понятий - количества материи, эквивалентного массе, плотности; количества движения, эквивалентного импульсу, и различных видов силы. Формулируя понятие количества материи, он исходил из представления о том, что атомы состоят из некой единой первичной материи; плотность понимал как степень заполнения единицы объема тела первичной материей. В этой работе изложено учение Ньютона о всемирном тяготении, на основе которого он разработал теорию движения планет, спутников и комет, образующих солнечную систему. Опираясь на этот закон, он объяснил явление приливов и сжатие Юпитера.
Концепция Ньютона явилась основой для многих технических достижений в течение длительного времени. На ее фундаменте сформировались многие методы научных исследований в различных областях естествознания.
Если кинематика изучает движение геометрического тела, который не обладает никакими свойствами материального тела, кроме свойства занимать определенное место в пространстве и изменять это положение с течением времени, то динамика изучает движение реальных тел под действием приложенных к ним сил. Установленные Ньютоном три закона механики лежат в основе динамики и составляют основной раздел классической механики.
Непосредственно их можно применять к простейшему случаю движения, когда движущееся тело рассматривается как материальная точка, т.е. когда размер и форма тела не учитывается и когда движение тела рассматривается как движение точки, обладающей массой. В кипятке для описания движения точки можно выбрать любую систему координат, относительно которой определяются характеризующие это движение величины. За тело отсчета может быть принято любое тело, движущееся относительно других тел. В динамике имеют дело с инерциальными системами координат, характеризуемыми тем, что относительно них свободная материальная точка движется с постоянной скоростью.
Закон инерции впервые был установлен Галилеем для случая горизонтального движения: когда тело движется по горизонтальной плоскости, то его движение является равномерным и продолжалось бы постоянно, если бы плоскость простиралась в пространстве без конца. Ньютон дал более общую формулировку закону инерции как первому закону движения: всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменят это состояние.
В жизни этот закон описывает случай когда, если перестать тянуть или толкать движущееся тело, то оно останавливается, а не продолжает двигаться с постоянной скоростью. Так автомобиль с выключенным двигателем останавливается. По закону Ньютона на катящийся по инерции автомобиль должна действовать тормозящая сила, которой на практике является сопротивление воздуха и трение автомобильных шин о поверхность шоссе. Они-то и сообщают автомобилю отрицательное ускорение до тех пор, пока он не остановиться.
Второй закон Ньютона -- дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между равнодействующей всех приложенных к телу сил и ускорением этого тела. Один из трех законов Ньютона.
Второй закон Ньютона утверждает, что ускорение, которое получает тело, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к телу сил и обратно пропорционально массе тела.
Этот закон записывается в виде формулы:
где a -- ускорение тела, F -- сила, приложенная к телу, а m -- масса тела.
В случае, если масса тела меняется со временем, то второй закон Ньютона записывается в более общем виде:
где p -- импульс (количество движения) тела, t -- время, а d/dt -- производная по времени. Второй закон Ньютона действителен только для скоростей, много меньших скорости света и в инерциальных системах отсчёта.
Понятие массы тела было введено на основе опытов по измерению ускорений двух взаимодействующих тел: массы взаимодействующих тел обратно пропорциональны численным значениям ускорений:
В векторной форме это соотношение принимает вид:
Знак "минус" выражает здесь тот опытный факт, что ускорения взаимодействующих тел всегда направлены в противоположные стороны. Согласно второму закону Ньютона, ускорения тел вызваны силами и возникающими при взаимодействии тел. Отсюда следует:
Это равенство называется третьим законом Ньютона. Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Силы, возникающие при взаимодействии тел, всегда имеют одинаковую природу. Они приложены к разным телам и поэтому не могут уравновешивать друг друга. Складывать по правилам векторного сложения можно только силы, приложенные к одному телу. Рис. 1.9.1 иллюстрирует третий закон Ньютона. Человек действует на груз с такой же по модулю силой, с какой груз действует на человека. Эти силы направлены в противоположные стороны. Они имеют одну и ту же физическую природу - это упругие силы каната. Сообщаемые обоим телам ускорения обратно пропорциональны массам тел.
Силы, действующие между частями одного и того же тела, называются внутренними. Если тело движется как целое, то его ускорение определяется только внешней силой. Внутренние силы исключаются из второго закона Ньютона, так как их векторная сумма равна нулю. В качестве примера рассмотрим рис. 2 на котором изображены два тела с массами m1 и m2, жестко связанные между собой невесомой нерастяжимой нитью и двигающиеся с одинаковым ускорением как единое целое под действием внешней силы F Между телами действуют внутренние силы, подчиняющиеся третьему закону Ньютона: F1 = - F2
Движение каждого тела зависит от сил взаимодействия между ними. Второй закон Ньютона, примененный к каждому телу в отдельности, дает:
Складывая левые и правые части этих уравнений и принимая во внимание, что
Внутренние силы исключились из уравнения движения системы двух связанных тел.
3. Пространство и время в контексте механической картины мира
Ключевым понятием механической картины мира было понятие движения. Именно законы движения Ньютон считал фундаментальными законами мироздания. Тела обладают внутренним врожденным свойством двигаться равномерно и прямолинейно, а отклонения от этого движения связаны с действием на тело внешней силы (инерции). Мерой инертности является масса, другое важнейшее понятие классической механики. Универсальным свойством тел является тяготение.
Решая проблемы взаимодействия тел, Ньютон предложил принцип дальнодействия. Согласно этому принципу взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, без каких-либо материальных посредников.
Концепция дальнодействия тесно связана с пониманием пространства и времени как особых сред, вмещающих взаимодействующие тела. Ньютон предложил концепцию абсолютного пространства и времени. Пространство представлялось большим "черным ящиком", вмещающим все тела в мире, но если бы эти тела вдруг исчезли, пространство все равно бы осталось. Аналогично, в образе текущей реки, представлялось и время, также существующее абсолютно независимо от материи.
В механической картине мира любые события жестко предопределялись законами механики. Случайность в принципе исключалась из картины мира. Как говорил П. Лаплас, если бы нашелся гигантский ум, способный объять мир (знание о координатах всех тел в мире, а также силах, действующих на них), то он однозначно мог бы предсказать будущее этого мира.
Жизнь и разум в механической картине мира не обладали никакой качественной спецификой. Поэтому присутствие человека в мире не меняло ничего. Если бы человек однажды исчез с лица земли, мир продолжал бы существовать как ни в чем не бывало.
На основе механической картины мира в XVIII - начале XIX вв. была разработана земная, небесная и молекулярная механика. Быстрыми темпами шло развитие техники. Это привело к абсолютизации механической картины мира, к тому, что она стала рассматриваться в качестве универсальной.
В это же время в физике начали накапливаться эмпирические данные, противоречащие механической картине мира. Так, наряду с рассмотрением системы материальных точек, полностью соответствовавшей корпускулярным представлениям о материи, пришлось ввести понятие сплошной среды, связанное по сути дела, уже не с корпускулярными, а с континуальными представлениями о материи. Так, для объяснения световых явлений вводилось понятие эфира - особой тонкой и абсолютно непрерывной световой материи.
В XIX в. методы механики были распространены на область тепловых явлений, электричества и магнетизма. Казалось бы, это свидетельствовало о больших успехах механического понимания мира в качестве общей исходной основы науки. Но при попытке выйти за пределы механики материальных точек приходилось вводить все новые искусственные и допущения, которые постепенно готовили крушение механической картины мира. Аналогично световым явлениям, для объяснения теплоты, электричества и магнетизма вводились понятия теплорода, электрической и магнитной жидкости как особых разновидностей сплошной материи.
Хотя механический подход к этим явлениям оказался неприемлемым, опытные факты искусственно подгонялись под механическую картину мира. Попытки построить атомистическую модель эфира продолжались еще и в XX веке. Эти факты, не укладывающиеся в русло механической картины мира, свидетельствовали о том, что противоречия между установившейся системой взглядов и данными опыта оказались непримиримыми. Физика нуждалась в существенном изменении представлений о материи, в смене физической картины мира.
Очень много вопросов и споров в истории физики вызвали взгляды Ньютона на пространство и время. Ньютон исходит из того, что в практике люди познают пространство и время путем измерения пространственных отношений между телами и временных отношений между процессами. Выработанные таким путем понятия пространства и времени Ньютон называет относительными. Он допускает, что в природе существуют не зависящие от этих отношений абсолютные пространство и время, как пу4стые вместилища тел и событий. Пространство и время по Ньютону, не зависят от материи и материальных процессов, что не согласуется с представлениями физики xx века. Поскольку материя у Ньютона является инертной и неспособной к самодвижению, а пустое абсолютное пространство безразлично к материи, то в качестве первоисточника движения он признает "первый толчок", то есть Бога.
Ньютон - этот блестящий гений - указал, по словам Эйнштейна, пути мышления, экспериментальных исследований и практических построений, создал гениальные методы и в совершенстве владел ими, был исключительно изобретателен в нахождении математических и физических доказательств, был самой судьбой поставлен на поворотном пункте умственного развития человечества. Современная физика не отбросила механику Ньютона, она только установила границы ее применимости.
1. Иродов И. Е. Основные законы механики М.:Просвящение 2000
2. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. М.: ЮНИТИ, 1998.
3. Гурский И.П. Элементарная физика. М.: Наука, 1984.
4. ДорфманЯ.Г. Всемирная история физики с начала XIX до середины XX вв. М., 1979.
5. Ахундова М.Д,. Илларионова С.В. Ньютон и философские проблемы физики XX века. Коллектив авторов под ред. М.: Наука, 1991.
6. ДорфманЯ.Г. Всемирная история физики с начала XIX до середины XX вв. М., 1979.
Жизненный путь Исаака Ньютона - английского математика, физика и астронома. Получение образования и профессорская деятельность в Кембриджском университете. Эксперименты по оптике, изобретение телескопа-рефлектора. Открытия в области механики и математики. презентация [1,7 M], добавлен 02.02.2017
Главные этапы открытия и исследования законов Ньютона, их место и значение в современной картине мира и концепциях естествознания. Порядок применения трех законов Ньютона в различных областях научного знания, их физическая сущность и обоснование. реферат [16,2 K], добавлен 12.02.2010
Краткий очерк жизни, личностного и творческого становления английского физика и математика Исаака Ньютона. Разработка теории гравитации и вычисление с ее помощью орбиты Луны. Законы движения и их значение в классической механике. Опыты с призмой. реферат [24,0 K], добавлен 13.06.2009
Обзор научной революции ХVII в. Рассмотрение особенностей построения механической картины мира. Изучение жизни и творчества Ньютона. Характеристика гипотезы обратных квадратов Гука и теории тяготения Ньютона. Анализ полемики картезианцев и ньютонианцев. реферат [59,8 K], добавлен 26.04.2019
Законы механики и молекулярной физики, примеры их практического использования. Сущность законов Ньютона. Основные законы сохранения. Молекулярно-кинетическая теория. Основы термодинамики, агрегатные состояния вещества. Фазовые равновесия и превращения. курс лекций [1,0 M], добавлен 13.10.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .
© 2000 — 2020, ООО «Олбест»
Все права защищены
Законы Ньютона | реферат [59,8 K], добавлен 26.04.2019
Доклад на тему «О Законах Ньютона »
Законы ньютона . Реферат . Физика. 2010-02-13
реферат - Законы ньютона .
Реферат на тему " Законы ньютона " скачать бесплатно
Как Может Раскрыться Внутренний Мир Человека Сочинение
Эссе На Тему Личность Логопеда
Агата Кристи Полное Собрание Сочинений Купить
Сочинение По Картине Хабарова Милы
Сочинение На Тему Прогулка 5 Класс