Номер 5, страница 58 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 6. Закон инерции — первый закон Ньютона - номер 5, страница 58.

Условие.

5. Расскажите о первом законе Ньютона.

Решение.

Первый закон Ньютона, также известный как закон инерции, является фундаментальным законом классической механики. Он формулируется следующим образом: существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых тело движется равномерно и прямолинейно или находится в состоянии покоя, если на него не действуют никакие силы или действие этих сил скомпенсировано.

Этот закон вводит несколько ключевых понятий:

1. Инерциальная система отсчёта (ИСО). Это система отсчёта, в которой выполняется закон инерции. Первый закон Ньютона, по сути, постулирует существование таких систем. Любая система отсчёта, которая движется относительно инерциальной системы равномерно и прямолинейно, также является инерциальной. Системы, движущиеся с ускорением, называются неинерциальными.

2. Инерция. Это свойство тела сохранять свою скорость (как по величине, так и по направлению) при отсутствии внешних воздействий. Иными словами, это мера сопротивляемости тела изменению его состояния движения. Количественной мерой инертности тела в поступательном движении является его масса.

3. Сила. Первый закон Ньютона даёт качественное определение силы как причины изменения скорости тела, то есть причины его ускорения. Если скорость тела меняется, значит, на него действует нескомпенсированная внешняя сила.

Математически следствие из первого закона Ньютона можно записать так: если равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю, то его ускорение равно нулю, а скорость остаётся постоянной.

$\sum \vec{F} = 0 \Leftrightarrow \vec{a} = 0$ (где $\vec{a}$ - ускорение), что эквивалентно $\vec{v} = \text{const}$ (где $\vec{v}$ - скорость).

Примеры проявления первого закона Ньютона:

• Книга, спокойно лежащая на столе, остаётся на месте, так как сила тяжести, действующая на неё вниз, уравновешивается силой реакции опоры стола, действующей вверх.
• Пассажиров в автобусе при резком торможении "бросает" вперёд. Это происходит потому, что их тела по инерции стремятся сохранить прежнюю скорость движения, в то время как автобус уже замедлился.
• Космический аппарат, находящийся в глубоком космосе с выключенными двигателями, будет двигаться с постоянной скоростью по прямой линии бесконечно долго, пока на него не подействует значительная сила (например, гравитационное поле планеты).

Ответ: Первый закон Ньютона, или закон инерции, гласит, что существуют инерциальные системы отсчёта, в которых тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока равнодействующая всех приложенных к нему сил не станет отличной от нуля. Математически это означает, что если векторная сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю ($\sum \vec{F} = 0$), то его ускорение также равно нулю ($\vec{a} = 0$), а его скорость постоянна ($\vec{v} = \text{const}$).