Главная > Физика > Теоретическая механика (Голубева О.В.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 5. Закон равенства действия и противодействия (третий закон Ньютона)

Закон взаимодействия двух материальных точек

Две материальные точки взаимодействуют друг с другом с равными по величине и противоположно направленными силами, линии действия которых совпадают.

Короче этот закон можно сформулировать так: сила действия равна по величине и противоположна по направлению силе противодействия.

Из этого закона следует, что возникновение силы обусловлено наличием по крайней мере двух материальных точек. Следует подчеркнуть, что всегда действующая сила приложена к одному телу, а противодействующая — к другому. Поэтому эффект, вызываемый этими равными силами, будет различен в соответствии с различием в массах точек. Например, Солнце притягивает Землю и Земля притягивает Солнце с равными по величине силами, по сила притяжения Солнца вызывает весьма существенное ускорение Земли, а сила притяжения Солнца Землей вызывает пренебрежимо

ничтожное ускорение Солнца. Закон равенства действия и противодействия не содержит кинематических элементов, следовательно, этот закон справедлив в любых системах координат. Особое значение этой аксиомы заключается в том, что в отличие от других аксиом закон равенства действия и противодействия относится к двум материальным точкам, а это открывает возможность анализа силового взаимодействия системы материальных точек.

Статическое и динамическое действие силы

В формулировке третьего закона Ньютона, а также в аксиоме независимости действия сил не различается, действуют ли силы на покоящуюся или движущуюся точку.

Действие силы на покоящуюся точку называется статическим, а на движущуюся — динамическим. Статическое действие силы можно измерить динамометром, а динамическое — вызываемым ею ускорением на основании второй аксиомы механики. Весьма важно проверить, есть ли разница между этими двумя действиями силы, так как только в случае тождественности статического и динамического действия можно будет изучать силу саму по себе, без учета вызываемого ею движения. Положим, что точка под действием двух сил находится в покое. Эти силы можно измерить динамометром. Если затем прекратить действие одной из сил, то под влиянием второй точка начнет перемещаться. Измерив ускорение и массу точки, можно определить динамическую величину силы по второй аксиоме механики. Эта величина окажется равной ранее измеренной динамометром, и, следовательно, силы можно изучать независимо от действия, которое они вызывают.

Область применения основных аксиом механики

Приведенные законы природы принимаются в классической механике как аксиомы. Они являются базой, на основании которой дальнейшее развитие теоретической механики происходит строго логически, так как это характерно для математических дисциплин. Область применения механики, которая строится на законах Ньютона, ограничена описанием движений макротел, происходящих в пространстве, которое описывается геометрией Евклида, со скоростями, далекими от скорости света. Основные свойства этого пространства, именно однородность и изотропность, включены в формулировку аксиом. Действительно, материальные точки, о которых говорилось в аксиомах, располагаются произвольно в пространстве, и силы, входящие в формулировку аксиом, могут быть расположены в любых направлениях в пространстве.

Все выводы классической механики, которые служат базой почти всех технических дисциплин и основой для ряда разделов физики, верны в тех границах, в которых верны аксиомы механики.

Дальнейшее развитие механики

Развитие естествознания и появление новых экспериментальных данных в первой половине нашего столетия привели к созданию новых отраслей знаний: квантовой механики, описывающей движение отдельных атомов и элементарных частиц, а также механики, описывающей движение макроскопических тел, двигающихся со скоростью, сравнимой со скоростью света или теории относительности. Классическая механика представляет собой предельный случай квантовой механики и теории относительности. Методы и ряд положений классической механики служат необходимой базой для создания квантовой механики и теории относительности. Но пользоваться результатами классической механики в указанных областях необходимо с осторожностью. Например, закон равенства действия и противодействия полностью не распространяется на электродинамические силы, так как эти силы направлены не по прямой, соединяющей заряд с источником магнитного поля.

Одновременно с указанным классическая механика в настоящее время не потеряла и своего самостоятельного значения, так как большинство механических движений макротел протекает со скоростями, далекими от скорости света, которые она с успехом описывает. Область задач механики, выдвигаемых практикой непрерывно, расширяется, что способствует дальнейшему развитию классической механики, служащей теоретической базой для практики.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление