Полная версия


Магазин телескопов

Механика Ньютона

Астрономия для любителей Квантовая физика и Вселенная Механика Ньютона

Механика Ньютона Механика это наука о движении и взаимодействии тел. Впервые принципы механики было сформулированы еще Ньютоном в конце 17 века. Законы Ньютона считались абсолютно точными вплоть до начала 20 века, когда на смену им не пришла теория относительности. Однако большая часть многих расчетов опирается именно на законы Ньютона, поэтому мы изложим их в этой статье.

Первый закон Ньютона говорит – инерциальные системы отсчета существуют. Сейчас это кажется очевидным, но во времена Аристотеля, например, считалось что для всякого движения должна существовать сила. Инерциальные системы отсчета это системы отсчета не испытывающие ускорения. Всякая система отсчета движущаяся относительно инерциальной равномерно и прямолинейно является инерциальной. В таких системах справедлив закон инерции: любое тело, на которое не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется, находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Фактически первый закон Ньютона говорит, что нет разницы между покоем тела и равномерным прямолинейным движением.

Второй закон Ньютона, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и её ускорением. В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально массе. Этот закон, по сути, вводит понятие силы – как меры взаимодействия тел.

Третий закон Ньютона объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел. Первое тело может действовать на второе с некоторой силой F12, а второе — на первое с силой F21. Тела действуют друг на друга с силами, направленными вдоль одной и той же прямой, равными по модулю и противоположными по направлению:ююю.

Из законов Ньютона сразу же следуют некоторые интересные выводы. Так, третий закон Ньютона говорит, что, как бы тела ни взаимодействовали, они не могут привести в движение свой центр масс. Законы Ньютона являются основными законами механики. Из них могут быть выведены все остальные законы механики.

Законы Ньютона, строго говоря, справедливы только в инерциальных системах отсчета. Представим на секунду, что Ньютон писал бы свои законы находясь в трюме корабля в шторм. Получилось бы примерно там: любые тела могут самопроизвольно приходить в движение без какого либо внешнего воздействия. Однако, даже для трюма кораблю можно пользоваться законами ньютона если положить в качестве системы отсчета в данной задаче дно океана например.

Еще одним законом Ньютона является закон всемирного тяготения. Он гласит что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием R, есть
Теория относительности

Здесь G — гравитационная постоянная, равная 6,67 * 10-11м3/(кг * с2). Знак минус означает, что сила, действующая на тело, всегда равна по направлению радиус-вектору, направленному на тело, т. е. гравитационное взаимодействие приводит всегда к притяжению любых тел.

Именно гравитационное взаимодействие ответственно за процесс образование звезд и галактик. В гравитации участвует абсолютно все объекты во вселенной. В рамках ньютоновской механики гравитационное взаимодействие является дальнодействующим. Это означает, что как бы массивное тело ни двигалось, в любой точке пространства гравитационное взаимодействие зависит только от положения тела в данный момент времени.

На основе этих законов Кеплер рассчитал правила по которым двигаются объекты во вселенной. Эти правила называются законы Кеплера.

Каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные времена радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, заметает сектора равной площади.

Механика Ньютона Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет. Именно эти простые законы позволяют связать те параметры, которые легко померить при наблюдениях с теми, которые можно лишь рассчитать. Так, благодаря этим законам удается узнать массы планет, звезд и целых галактик .

Стоит заметить, что Кеплер, написал свои законы решая уравнения Ньютона для двух тел (Земля и солнце, или Земля и Луна). Точно доказано, что аналитически решить уравнения движения дли трех тел сразу невозможно. Т. е. невозможно аналитически рассчитать движение, происходящее в следствие гравитационного взаимодействия Земли Луны и Солнце. Такая задача решается только численно, на компьютере, или аналитически, на приближенно.

Все современные знания о механике в той или иной мере опираются на законы Ньютона и Кеплера, лишь дополняя и уточняя их. Ньютоновская Механика перестает давать точные результаты, когда речь идет о скоростях, близких к скорости света,а также микроскопических объектах, порядка атомов.

Автор статьи: Михаил Карневский, 15.01.2013
Перепечатка без активной ссылки запрещена!

Теория гравитации Эйнштейна  <-- *       * -->  Философия в физике

Александр 13.06.2015 05:22
Ньютон ,открыв закон всемирного тяготения, не смог объяснить устойчивость равновесия
планет на орбите. А, объясняется она просто, если использовать этот  закон
Ньютона, принимая в качестве постулата, что вселенная бесконечна, следовательно
масса вселенной бесконечна (обратного ещё никто не доказал). Согласно теории
гравитации Ньютона гравитационное поле в любой точке пространства имеет
бесконечно большую величину.  Движение планет покриволинейным траекториям является  результатом взаимодействия аномального
гравитационного поля звёзды, создающей своим притяжением центростремительную
силу и,  бесконечно большого, гравитационного поля вселенной. Центростремительное
ускорение планеты  создаёт центробежную силу. Сила притяжения
(центростремительная) и сила взаимодействия тела с бесконечно большой массой
вселенной (центробежная) уравновешиваются и удерживают планету на криволинейной
траектории движения. Максютин Александр.

Дмитрий 01.06.2009 23:02 Рейтинг: 5Рейтинг: 5Рейтинг: 5Рейтинг: 5Рейтинг: 5
Доходчиво и понятно,читать очень интересно