Первый закон Ньютона гласит, что каждый объект сохраняет своё состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если сумма всех сил, действующих на него, равна нулю. Системы отсчёта, в которых этот закон выполняется, называются инерциальными. Явление инерции заключается в том, что тела стремятся сохранять своё состояние движения, если на них не действуют внешние силы.
Сила — это векторная величина, которая характеризуется своим величиной и направлением. Второй закон Ньютона формулируется как: «Ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально массе тела». Его можно записать в виде формулы: \( F = ma \), где \( F \) — сила, \( m \) — масса, \( a \) — ускорение. Третий закон Ньютона гласит: «На каждое действие есть равное и противоположное противодействие», что можно записать как \( F_{1,2} = -F_{2,1} \).
Сила упругости возникает при изменении формы тела (деформации) и стремится вернуть тело в первоначальное состояние. Деформация — это изменение формы или размеров тела под действием внешних сил. Виды деформации: упругая (кратковременная) и пластическая (постоянная). Закон Гука формулируется так: «Упругая деформация прямо пропорциональна приложенной силе» и записывается как \( F = kx \), где \( F \) — сила упругости, \( k \) — коэффициент упругости, \( x \) — деформация.
Закон всемирного тяготения гласит, что каждое тело притягивает каждое другое тело с силой, пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между их центрами. Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает тело к своему центру. Она вычисляется по формуле \( F_{g} = mg \), где \( m \) — масса тела, \( g \) — ускорение свободного падения.
Сила трения — это сила, которая сопротивляется движению тела по поверхности другого тела. Виды силы трения: статическое, кинетическое и скользящее. Коэффициент трения — это безразмерная величина, которая показывает отношение силы трения к нормальной силе, действующей на тело.
Свободное падение — это движение тел под действием силы тяжести без учета сопротивления воздуха. Это вид движения с постоянным ускорением. Если телу сообщить начальную скорость, направленную вниз, ускорение свободного падения останется неизменным, однако скорость падения увеличится.
Вес тела — это сила, с которой тело действует на опору или подвес (практически совпадает с силой тяжести, действующей на тело). Он измеряется в ньютонах (Н). Основное различие между весом тела и силой тяжести заключается в том, что вес — это сила, действующая на тело, а сила тяжести — это сила, действующая на тело со стороны Земли. Вес тела не равен силе тяжести, если тело находится в равномерно движущейся системе (например, в лифте).
Импульс силы — это произведение силы на время её действия. Импульс тела — это произведение массы на скорость тела. Формулы: импульс тела \( p = mv \), импульс силы \( I = Ft \), где \( t \) — время действия силы.
Замкнутая система тел — это система, на которую не действуют внешние силы. Закон сохранения импульса формулируется как: «Импульс замкнутой системы остается постоянным при отсутствии внешних сил». Формула закона сохранения импульса записывается как \( p_{1} + p_{2} = const \), где \( p_{1} \) и \( p_{2} \) — импульсы отдельных тел в системе.
Механическая работа — это скалярная величина, равная произведению силы на перемещение, действующее вдоль направлению силы. Формула работы: \( A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha) \), где \( A \) — работа, \( F \) — сила, \( s \) — перемещение, \( \alpha \) — угол между направлением силы и перемещением.
Мощность — это физическая величина, измеряющая скорость выполнения работы. Формула мощности: \( P = \frac{A}{t} \), где \( P \) — мощность, \( A \) — работа, \( t \) — время.
