Номер 2, страница 63 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Динамика. Параграф 12. Третий закон Ньютона. Темы докладов - номер 2, страница 63.

Условие.

2. Всегда ли справедливы законы Ньютона?

Решение.

2. Всегда ли справедливы законы Ньютона?

Законы Ньютона, лежащие в основе классической механики, не являются абсолютно универсальными и справедливы лишь при определенных условиях. Они представляют собой блестящее приближение, которое с высокой точностью описывает движение макроскопических тел при скоростях, значительно меньших скорости света, и в слабых гравитационных полях. Существуют области физики, где законы Ньютона перестают работать и уступают место более общим теориям.

Основные границы применимости законов Ньютона:

1. Движение со скоростями, близкими к скорости света. Когда скорость тела $\text{v}$ становится сопоставимой со скоростью света в вакууме $\text{c}$ (примерно $3 \cdot 10^8$ м/с), вступают в силу эффекты специальной теории относительности (СТО) Альберта Эйнштейна. В этом случае масса тела перестает быть постоянной величиной и зависит от скорости по формуле $m = \frac{m_0}{\sqrt{1 - v^2/c^2}}$, где $m_0$ — масса покоя. Второй закон Ньютона в форме $\vec{F}=m\vec{a}$ становится неприменимым. Необходимо использовать его релятивистское обобщение: $\vec{F} = \frac{d\vec{p}}{dt}$, где импульс $\vec{p} = \frac{m_0\vec{v}}{\sqrt{1 - v^2/c^2}}$.

2. Мир микрочастиц (атомы, электроны и т.д.). На атомном и субатомном уровнях поведение частиц описывается законами квантовой механики. В микромире объекты проявляют свойства как частиц, так и волн (корпускулярно-волновой дуализм). Понятия траектории, точного положения и импульса, являющиеся центральными в механике Ньютона, теряют свой определенный смысл. Вместо этого состояние частицы описывается волновой функцией, а ее координаты и импульс подчиняются принципу неопределенности Гейзенберга.

3. Сильные гравитационные поля. Вблизи массивных объектов, создающих очень сильные гравитационные поля (например, черные дыры, нейтронные звезды), ньютоновский закон всемирного тяготения дает неточные результаты. Описание гравитации в таких условиях требует применения общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна, которая рассматривает гравитацию не как силу, а как проявление искривления пространства-времени под действием массы и энергии.

4. Неинерциальные системы отсчета. Законы Ньютона в их классической формулировке справедливы только в инерциальных системах отсчета (ИСО) — системах, которые движутся прямолинейно и равномерно или покоятся. В неинерциальных системах отсчета (движущихся с ускорением) для применения законов Ньютона необходимо вводить так называемые силы инерции (например, центробежную силу, силу Кориолиса), которые не являются результатом взаимодействия тел, а обусловлены ускоренным движением самой системы отсчета.

Таким образом, классическая механика Ньютона является частным, хотя и чрезвычайно важным, случаем более общих физических теорий. Она прекрасно работает для решения подавляющего большинства инженерных и бытовых задач на Земле, но имеет свои фундаментальные ограничения.

Ответ: Нет, законы Ньютона не всегда справедливы. Они имеют границы применимости и не работают для объектов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света (релятивистская механика), для объектов микромира (квантовая механика), в сильных гравитационных полях (общая теория относительности) и в неинерциальных системах отсчета без введения сил инерции.