Три ньютоновских закона движения

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость

Вот три ньютоновских закона движения, которые представляют собой классическое выражение основ динамики. Первый - закон инерции, над которым работали Галилей и Декарт. Ньютон пишет: Всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменят это состояние. Ньютон иллюстрирует этот фундаментальный принцип следующим образом: Пуля летит, пока ее не остановит сопротивление воздуха или пока не упадет под действием силы тяготения. Юла... не прекратит своего вращения, пока ее не остановит сопротивление воздуха. Более крупные тела планет и комет, находясь в пространствах более свободных и с меньшим сопротивлением, сохраняют свои движения вперед и одновременно по кругу на гораздо более продолжительное время.

Второй закон, сформулированный уже Галилеем, гласит: Произведение массы тела на его ускорение равно действующей силе, а направление ускорения совпадает с направлением силы. Формулируя закон, Ньютон рассуждает: Если определенная сила порождает движение, сила, в два раза большая, породит в два раза большее движение, сила, умноженная втрое, - утроенное движение, и неважно, приложена эта сила вся сразу, одним ударом, или постепенно и последовательно. И это движение, если тело уже двигалось, прибавляется к нему, или вычитается, если эти движения противоположны друг другу; или же добавляется косвенно, если движения не расположены на одной прямой, так что рождается новое движение, направление которого определяется направлением двух исходных движений. Эти два закона, в совокупности с третьим, который будет изложен ниже, составляют основу классической механики, изучаемой в школе.

Третий закон, сформулированный Ньютоном, утверждает, что действию всегда соответствует равное противодействие, или: действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны. Этот принцип равенства между действием и противодействием Ньютон иллюстрирует так: Любая вещь, которая давит на другую вещь или тянет ее, испытывает в равной мере давление или притягивание со стороны этой другой вещи. Если надавить на камень пальцем, то и палец будет испытывать давление камня. Если лошадь тянет за веревку камень, то и лошадь испытывает притягивание назад, в направлении камня.

Таковы законы движения. Однако состояния покоя и равномерного прямолинейного движения могут быть определены только относительно других тел, которые находятся в покое или в движении. Но соотносить с другими системами нельзя до бесконечности, Ньютон вводит два понятия (которые станут объектом дискуссий) - абсолютного времени и абсолютного пространства. Истинное и математически абсолютное время протекает безотносительно к чему-либо вне его, иначе оно именуется длительностью. Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как-то: час, день, месяц, год. Абсолютное пространство, по своей природе лишенное соотнесения с чем-либо вне его, всегда остается подобным себе самому и неподвижным... Эти два концепта - абсолютное время и абсолютное пространство - лишены оперативного значения. Против неконтролируемых эмпирических понятий высказался Эрнст Мах, назвавший в своей книге Механика в историко-критическом аспекте абсолютное пространство и абсолютное время Ньютона концептуальными чудовищами.

Внутри абсолютного пространства, которое Ньютон называет также sensorium Dei, соединение тел осуществляется по закону всемирного тяготения, изящно изложенному в третьей книге Начал.... После краткого изложения содержания двух первых книг Ньютон заявляет, что на основе тех же самых принципов он намерен теперь продемонстрировать структуру мировой системы, и делает это далее с такой скрупулезностью, что сделанное в науке в последующие двести лет наиболее выдающимися умами можно считать расширением и обогащением его труда. Закон гласит, что сила F взаимного притяжения материальных точек с массами m1 и m2, находящихся на расстоянии D друг от друга, равна

F=G m1 m2/D2,

где G - гравитационная постоянная.

С помощью закона всемирного тяготения Ньютон приходит к единому принципу объяснения бесконечного множества явлений. Сила, притягивающая к земле камень или яблоко, имеет ту же природу, что и сила, удерживающая Луну близ Земли, а Землю - близ Солнца; присутствием той же силы объясняются приливы - как комбинированный эффект притяжения Солнца и Луны, воздействующий на массу морской воды. На основе закона тяготения Ньютон смог объяснить движения планет, их спутников, комет вплоть до малейших деталей, а также приливы и отливы - труд, уникальный по своей грандиозности (А. Эйнштейн). Из него вырисовывается единая картина мира и реальный прочный союз физики земной и физики небесной. Окончательно рухнули догмы о существенном различии между землей и небесами, механикой и астрономией, разбился миф о круговом движении, сковывавший в течение более чем тысячи лет развитие физики и даже ход мыслей Галилея. Небесные тела движутся по эллиптическим орбитам, ибо на них воздействует некая сила, постоянно уклоняющая их от прямой линии, по которой они бы продолжали свое движение по инерции (Паоло Росси).

Механика Ньютона как программа исследований. В конце Общего поучения Ньютон предлагает четкую программу исследований: с помощью силы тяготения она объяснит не только физические явления - такие, как падение тяжелых тел, орбиты небесных тел и приливы, - ученый считает, что благодаря ей можно реально понять электрические явления, оптические и даже физиологические. К сожалению, добавляет Ньютон, об этом невозможно сказать в нескольких словах, и мы не располагаем достаточным количеством экспериментов для точного определения и доказательства законов, по которым действует этот электрический упругий дух. Ньютон попытался сам реализовать программу в области оптики: Когда Ньютон предположил, что свет состоит из инертных частиц, - пишет Эйнштейн, - он был первым, кто сформулировал основу, из которой оказалось возможно дедуцировать большое число явлений посредством логико-математических рассуждений. Он надеялся, что со временем фундаментальные основы механики дадут ключ к пониманию всех явлений, так думали и его ученики вплоть до конца XVIII в.. Механика Ньютона стала одной из наиболее мощных и плодотворных исследовательских программ в истории науки: после Ньютона для научного сообщества все явления физического порядка должны были быть соотносимы с массами по законам движения Ньютона. Реализация программы Ньютона продолжалась довольно долго, пока не натолкнулась на проблемы, для разрешения которых потребовалась новая научная революция.

Физика Ньютона исследует не сущности, а функции; она не доискивается до сути тяготения, но довольствуется тем, что оно есть на самом деле и что им объясняются движения небесных тел и земных морей. И однако Ньютон замечает в работе Оптика: Первопричина, разумеется, не является механической. Ограниченное и контролируемое опытом рассуждение и деизм - две основные составляющие наследства, которое эпоха Просвещения получит от Ньютона, в то время как материалисты XVIII в. изберут в качестве теоретической базы механицизм Декарта. Для последователей Декарта в мире нет пустоты, для Ньютона это не так: тела взаимодействуют на расстоянии. Последователи же Декарта и Лейбниц увидят в этих таинственных силах, действующих на неограниченных расстояниях, возврат к старым скрытым свойствам.

Обобщая все вышесказанное можно  привести  несколько  выводов  научнойреволюции:      . Старый Космос устарел и был разрушен.      . Новая картина мира, которая заменила старый  Космос,  больше  всего        походила на  огромные  часы  -  в  ней  не  было  ничего  живого  и        неопределенного   и,   казалось,   все   можно   было    рассчитать        (кеплеровский детерминизм).      .  Наука  обрела   свои   механизмы   и   процедуры   конструирования        теоретического знания, проверки и самопроверки,  свой язык,  прежде        всего, в математической его форме, ставший плотью метода.      . Наука стала социальной системой - появились  свои  профессиональные        организации,  печатные  органы,   целая   инфраструктура   (включая        специальный инструментарий). В науке возникли свои нормы и  правила        поведения, каналы коммуникации.      . Наука  через распространение принципов научности становится  мощной        интеллектуальной силой - школой правильного мышления, -  влияющей        на специальные процессы в самых различных формах.      . Вырастая из мистицизма, наука постепенно преодолевала его.
Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.