Законы Ньютона: физика для студентов
Тремя важными фигурами в становлении и развитии физики были Галилео Галилей, сэр Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн. Хотя эти люди жили в разные эпохи, они были учёными-революционерами, ставившими под сомнение естественный порядок вещей и оставившими свой след в интеллектуальном мире.
Галилей был мыслителем и математиком, которому приписывают создание физики в том виде, в котором ее преподают сегодня. Он также известен своими работами в области астрономии и телескопа. Работа Эйнштейна по теории относительности глубоко повлияла на мир в 20 и 21 веках.
Но между этими двумя был Ньютон, один из величайших мыслителей и учёных в истории и человек, который глубоко изменил область физики. Ньютон разработал три закона движения, которые объясняют взаимосвязь между объектом и любыми силами, которые могут действовать на этот объект. Эти основные принципы составляют основу современной физики, какой мы ее знаем.
Начало физики
Физика существует уже тысячи лет, но ее не всегда называли физикой. Греческие и римские философы изучали движение небесных тел и выдвигали теории о том, как и почему объекты двигались именно так.
В средние века научного прогресса было мало, но ко времени Просвещения в 16 веке великие мыслители изучали, как устроен мир природы, и делали выводы. Они называли свои исследования естественной философией. Работы Галилея в 17 веке считались новаторскими и заложили основу для изучения физики.
Отцы современной физики
В юности Галилей получил широкое образование и начал свою профессиональную карьеру учителем рисования во Флоренции, Италия. Он пробовал себя во многих областях, включая естественные науки и математику; позже он станет университетским преподавателем математики, астрономии и геометрии. Тем временем он исследовал движение и астрономию, а также создавал новые устройства, в том числе высококачественные телескопы. Его вклад в (физику) включает создание этой дисциплины посредством его работы по свободному падению, инерции и параболам. Но его утверждение о том, что Земля вращается вокруг Солнца, вызвало гнев католической церкви, и свои последние дни он провел под домашним арестом.
Ньютона считают «крестным отцом физики». В 1686 году он опубликовал Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, или «Математические принципы естественной философии», в которых содержались три его закона движения. Эта публикация положила начало изучению классической механики, также известной как механика Ньютона. Законы Ньютона объясняют, как объекты реагируют на внешнюю силу. Почти вся современная физика основана на этих принципах.
Эйнштейн до сих пор остается знакомой фигурой, поскольку он жил в начале 20 века. Эйнштейн опирался на теории Ньютона, чтобы лучше объяснить, как работает гравитация, и его усилия заполнили многие пробелы в идеях Ньютона. Его новаторские работы по квантовой теории, общей теории относительности и скорости света подготовили почву для работы современных учёных в области квантовой физики.
Законы движения Ньютона
Первый закон движения Ньютона гласит, что движение или отсутствие движения объекта не изменится, если на него не воздействует несбалансированная сила. Первый закон также известен как закон инерции и был сформулирован Галилеем. Проще говоря, первый закон гласит, что если мяч неподвижно лежит на земле, он не сдвинется с места, пока на него не воздействует внешняя сила.
Второй закон движения Ньютона гласит, что ускорение объекта зависит как от приложенной силы, так и от массы объекта. Это выражается уравнением сила = масса х ускорение. Этот закон можно увидеть в действии во время автомобильной аварии. Небольшой автомобиль, движущийся со скоростью 10 миль в час, имеет относительно небольшую силу при столкновении с чем-либо, поскольку его масса мала, а ускорение низкое. Применение того же уравнения к полуприцепу, движущемуся со скоростью 70 миль в час, показывает, что грузовик имеет гораздо большую силу, когда он с чем-то сталкивается.
Третий закон движения гласит, что всякий раз, когда что-то оказывает на объект силу, этот объект отталкивается с равной и противоположной силой. Например, если мчащийся грузовик врезается в кирпичную стену, стена также оказывает на грузовик силу: стена может быть повреждена, но грузовик также будет поврежден стеной.