10 примеров первого закона Ньютона в реальной жизни

10 примеров первого закона Ньютона в реальной жизни

Первый закон Ньютона, также называется Законом инерции, гласящим, что каждое тело остается в покое или в равномерном и прямолинейном движении, если другое тело не стоит и не действует на него..

Это означает, что все тела имеют тенденцию оставаться в том состоянии, в котором они изначально находятся, то есть, если они находятся в движении, они будут стремиться оставаться в движении, пока кто-то или что-то не остановит их; если они неподвижны, они будут склонны молчать, пока кто-то или что-то не нарушит их состояние и не заставит их двигаться.

В наши дни это утверждение может показаться несколько очевидным, но мы не должны забывать, что это открытие, как и другие, также очень актуально, среди которых можно упомянуть закон всемирного тяготения и исследования разложения белого света в разные цвета, Исаак Ньютон сделал около 450 лет назад.

Законы Ньютона, которые включают этот Закон Инерции, в дополнение к Закону Взаимодействия и Силы и Закону Действия и Реакции — и которые вместе составляют законы Динамики Ньютона — пришли, чтобы объяснить с научной точки зрения, как объекты или тела с массой действуют и реагируют на присутствие или отсутствие сил, действующих на них.

Классификация

Многообразие физических явлений изучают разные подразделы науки:

• световые — оптика;
• звуковые — акустика;
• тепловые — термодинамика;
• механические — кинематика, динамика, статика;
• электрические — электродинамика.

Развитие знаний о строении атома привело к появлению физики элементарных частиц.

Световые и оптические физические явления

Яркое Солнце, горящая лампа — образцы светящихся тел. Более сложные оптические эффекты объясняют отражением и преломлением света, обусловленным разностью скоростей в неодинаковых средах. Луч меняет направление на границе воздуха с водой или другой прозрачной жидкостью, отчего кажется, что предмет искажает форму и размер. Примеры оптической рефракции: ложка в стакане с чаем, стебли цветов в вазе.

Узнаваемое природное световое явление — радуга. Атмосферные капли воды выступают в качестве призм, преломляющих свет и образующих цветовой спектр. Красочные радужные облака также объясняются преломлением водяными капельками солнечных лучей, падающих под определённым углом.

Фото: «радужные» облака

Интересный факт: сказочную «шапку-невидимку» теоретически можно сделать, используя свойство прозрачного материала становиться невидимым в прозрачной среде. Отбелённый предмет пропитывают жидкостью с сильным лучепреломлением и помещают в сосуд с этим же раствором.

Механические явления

Обширный раздел физики, описывающий движение и взаимодействие тел. Смена положения объектов относительно друг друга происходит непрерывно: движутся люди, животные, автомобили, реки.

Законы механики значимы для человеческой деятельности. Например, вибрация используется:

• строителями для возведения фундаментов;
• станочниками для измельчения металлической стружки;
• работниками сельского хозяйства при сортировке зерна;
• в приспособлении, уменьшающем бортовую качку судна.

Движение характеризуется скоростью и силой воздействия тел друг на друга. Различают силы притяжения, трения, упругости. На все земные объекты действует сила атмосферного давления.

Интересный факт: лебедь, рак и щука из басни Крылова не сдвинули воз, так как тянули в разные стороны. Однако, с научной точки зрения движение возможно. Результат зависит от сложения сил и угла между ними.

Водопад — наглядный пример механического явления. Громадная масса воды со скоростью устремляется вниз. Тяжёлые струи выбивают в месте падения почву, образуя водоём.

Тепловые физические явления

Это категория процессов, которые происходят с материальными телами под воздействием температуры. Показательная природная иллюстрация: сосульки превращаются в жидкость от тёплого весеннего солнца, а ночной холод покрывает лужицы корочкой льда.

Наиболее распространёнными температурными метаморфозами материи называют:

• кипение, испарение;
• нагревание;
• плавление;
• охлаждение, замерзание;
• отвердевание.

Передача тепла всегда происходит от горячего к менее нагретому телу. Конвекция — способ теплообмена потоками воздуха или жидкости. Примеры: обогрев комнаты с помощью горячей батареи, сушка волос феном. Солнце обогревает планеты с помощью теплового линейного излучения, исходящего от горячей плазмы.

Фото: замерзание и кипение воды

Переходы агрегатного состояния воды особенно наглядны. На фото видно, как при 100° вода бурлит и начинает испаряться.

Звуковые физические явления

Марк Твен написал смешной рассказ о коллекционере, скупающем многократное эхо. Действительно, эффект возвращения звуковых волн, отражённых от препятствия, завораживает. Эхо откликается разными голосами и приходит через отличающиеся промежутки времени.

Звуки подчиняются тем же законам, что и световые волны: угол падения равен углу отражения. Акустику используют в театральных залах, схеме эхолота. Земной мир наполнен звуками, которые человек воспринимает органом слуха, ушами.

Интересно: летающие насекомые издают жужжание разной тональности. Крылышко — колеблющаяся пластинка. Число взмахов крыльев и амплитуда колебания влияют на издаваемый звук. Муха делает 350 взмахов в секунду, а шмель — 220. Менее проворные жуки испускают низкие тона.

Электромагнитные явления

«Электрон» по-гречески означает «янтарь». Способность минерала при трении притягивать другие частицы положила начало электричеству, которое изучает свойства зарядов и тока. Электризация связана с перераспределением зарядов тел, их взаимодействием. Движение электрических частиц создаёт ток, который всегда сопровождается магнитным полем.

Интересно: для зажигания лампочки в 15 ватт электричеством, образующимся при трении шерсти кота, надо погладить 1,5 млрд. животных.

Гроза

В тучах, гонимых ветром, появляется сильное поле с отрицательным зарядом. За счёт электростатической индукции в других облаках и окружающих телах образуются частицы с противоположным знаком. При сближении объектов возникает разряд — молния.

Фото: схематическое изображение образования грозового разряда

Чем больше тело, тем сильнее оно притягивает молнию. На этом основано действие громоотвода, соединённого с Землёй.

Микроволновая печь

Излучение магнетрона изменяет направление поля, заставляя молекулы продуктов колебаться с высокой частотой. Молекулярное трение выделяет энергию, разогревающую еду.

Есть два главных признака тепловых явлений, причем второй признак является следствием первого:

1. Изменение температуры.
2. Изменение агрегатных состояний вещества.

Ярким примером второго признака является испарение жидкостей, которые при нагревании переходят в газообразное состояние. Или наоборот когда при охлаждении вода замерзает и превращается в твердый лед, также происходит изменение агрегатного состояние вещества под действием тепловых явлений.

В целом в физике к тепловым явлениям относятся следующие процессы:

• Повышение температуры (нагревание).
• Понижение температуры (охлаждение).
• Парообразование, когда из-за нагревания жидкость превращается в пар.
• Кипение, по сути, тоже парообразование, но происходящее с большой интенсивностью.
• Испарение, представляет собой фазовый переход жидкости в газообразное состояние. Об этом явлении на нашем сайте есть отдельная подробная статья. От кипения отличается тем, что происходит постоянно даже при невысоких температурах. К примеру, вода в стакане воды при комнатной температуре также испаряется, но медленно и незаметно, но если мы станем эту воду из стакана нагревать на газу, то испарение увеличится, начнется парообразование, а затем и кипение.
• Плавление – фазовый переход твердого вещества в жидкое под действием температуры. В промышленности, к примеру, плавят некоторые металлы, чтобы можно было легко придать им ту или иную форму.
• Сгорание – в физическом смысле представляет процесс перехода твердых веществ в газообразное состояние.
• Кристаллизация – обратное явление, когда под действием охлаждения жидкие вещества становятся твердыми, то есть замерзают. Яркий пример – образование льда зимой.

Различные тепловые явления не только изучаются на уроках физики, но и порой активно применяются на практике в разных жизненных ситуациях. Например, при прокладке железнодорожных рельсов делается специальный зазор, так званный рельсовый стык. Делается он для того, чтобы обеспечить перемещение конца рельса при температурном удлинении/укорочении рельса.

Типы явления

В описании резонанса Г. Галилей как раз обратил внимание на самое существенное — на способность механической колебательной системы (тяжелого маятника) накапливать энергию, которая подводится от внешнего источника с определенной частотой. Проявления резонанса имеют определенные особенности в различных системах и поэтому выделяют разные его типы.

Механический и акустический

Механический резонанс — это тенденция механической системы поглощать больше энергии, когда частота ее колебаний соответствует собственной частоте вибрации системы. Это может привести к сильным колебаниям движения и даже катастрофическому провалу в недостроенных конструкциях, включая мосты, здания, поезда и самолеты. При проектировании объектов инженеры должны обеспечить безопасность, чтобы механические резонансные частоты составных частей не соответствовали колебательным частотам двигателей или других осциллирующих частей во избежание явлений, известных как резонансное бедствие.

Электрический резонанс

Возникает в электрической цепи на определенной резонансной частоте, когда импеданс схемы минимален в последовательной цепи или максимум в параллельном контуре. Резонанс в схемах используется для передачи и приема беспроводной связи, такой как телевидение, сотовая или радиосвязь.

Оптический резонанс

Оптическая полость, также называемая оптическим резонатором, представляет собой особое расположение зеркал, которое образует резонатор стоячей волны для световых волн. Оптические полости являются основным компонентом лазеров, окружающих среду усиления и обеспечивающих обратную связь лазерного излучения. Они также используются в оптических параметрических генераторах и некоторых интерферометрах.

Свет, ограниченный в полости, многократно воспроизводит стоячие волны для определенных резонансных частот. Полученные паттерны стоячей волны называются «режимами». Продольные моды отличаются только частотой, в то время как поперечные различаются для разных частот и имеют разные рисунки интенсивности поперек сечения пучка. Кольцевые резонаторы и шепчущие галереи являются примерами оптических резонаторов, которые не образуют стоячих волн.

Орбитальные колебания

В космической механике возникает орбитальный отклик, когда два орбитальных тела оказывают регулярное, периодическое гравитационное влияние друг на друга. Обычно это происходит из-за того, что их орбитальные периоды связаны отношением двух небольших целых чисел. Орбитальные резонансы значительно усиливают взаимное гравитационное влияние тел. В большинстве случаев это приводит к нестабильному взаимодействию, в котором тела обмениваются импульсом и смещением, пока резонанс больше не существует.

При некоторых обстоятельствах резонансная система может быть устойчивой и самокорректирующей, чтобы тела оставались в резонансе. Примерами является резонанс 1: 2: 4 лун Юпитера Ганимед, Европа и Ио и резонанс 2: 3 между Плутоном и Нептуном. Неустойчивые резонансы с внутренними лунами Сатурна порождают щели в кольцах Сатурна. Частный случай резонанса 1: 1 (между телами с аналогичными орбитальными радиусами) заставляет крупные тела Солнечной системы очищать окрестности вокруг своих орбит, выталкивая почти все остальное вокруг них.

Атомный, частичный и молекулярный

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — это имя, определяемое физическим резонансным явлением, связанным с наблюдением конкретных квантовомеханических магнитных свойств атомного ядра, если присутствует внешнее магнитное поле. Многие научные методы используют ЯМР-феномены для изучения молекулярной физики, кристаллов и некристаллических материалов. ЯМР также обычно используется в современных медицинских методах визуализации, таких как магнитно-резонансная томография (МРТ).

Откуда берется электроэнергия?

Мало кто знает, как производится электроэнергия, что кажется нереальным, поскольку это одна из самых важных вещей, которую мы используем каждый день.

Фактически электричество генерируется из следующих источников:

• Энергия ветра с использованием ветряков.
• Энергия воды, которая помогает производить гидроэлектрическую энергию.
• Угля, сжигаемого для производства электроэнергии.
• Солнечная енернетика, вырабатываемой солнечными лучами.

Принимая во внимание какую роль играет электричество в жизни человека – чтобы поддерживать наш нынешний образ жизни и достижения в жизни, это то, что нельзя воспринимать как должное.

По сей день в слаборазвитых странах через бедность многие люди живут без электричества.