4. Сила трения

Формулировка экспериментального закона: сила трения.

Формула экспериментальной связи физических величин и словесное изложение формулы: F_тр = F_н.д – сила трения равна коэффициенту трения, помноженному на силу нормального давления.

Р асшифровка формулы: F_тр – модуль силы трения;  − коэффициент трения; F_н.д – модуль силы нормального давления. Вектор силы трения направлен против скорости тела. По формуле рассчитывается модуль силы трения.

Смысл константы (фундаментальная/нефундаментальная):  − коэффициент трения, имеет свое значение для каждой пары соприкасающихся поверхностей и не является фундаментальной константой.

Коэффициент трения равен такой силе трения, которая возникает для данной пары трущихся поверхностей при силе нормального давления, равной единице.  − безразмерная величина.

Условия применения закона: для каждой пары трущихся поверхностей существует своя скорость v₀, начиная с которой сила трения начинает зависеть от скорости.

Коэффициент трения покоя больше коэффициента трения скольжения. (Для того чтобы сдвинуть тело с места, требуется бóльшая сила, чем для того, чтобы толкать его уже в движении).

Коэффициент трения скольжения больше коэффициента трения качения.

5. Первый закон Ньютона

Формулировки экспериментального закона: первый закон Ньютона.

Формула экспериментальной связи физических величин и словесное изложение формулы: если F_рез = 0, то v = const. Существуют такие системы отсчета, относительно которых тела движутся по инерции, т.е. сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действие других тел отсутствует или скомпенсировано. Такие системы отсчета называются инерциальными. Системы, которые движутся относительно инерциальных систем с ускорением (достаточно проверить данное утверждение для одной из них), называются неинерциальными.

Р асшифровка формулы: F_рез – результирующая сила, действующая на тело; v – скорость тела.

Смысл константы (фундаментальная / нефундаментальная): новых констант в этом законе нет.

Условия применения закона: закон выполняется всегда.

6. Второй закон Ньютона

Формулировки экспериментального закона: второй закон Ньютона.

Формула экспериментальной связи и словесное изложение формулы: F = ma или . Сила, действующая на тело, сообщает ему ускорение тем большее, чем меньше масса этого тела.

Р асшифровка формулы: F – сила, действующая на тело; m – масса тела; a – ускорение, с которым движется тело; р = р₂ − р₁ − изменение импульса тела; t = t₂ − t₁ − время изменения импульса тела. ( − это теорема физики. См. доказательство в главе «Теоремы физики»).

Смысл константы (фундаментальная/нефундаментальная): новых констант в этом законе не появляется. Формула связывает два основных понятия физики – силу и массу.

Условия применения закона: в виде F = ma применяется до тех пор, пока скорость тела много меньше скорости света v << c; в виде применяется всегда.

7. Третий закон Ньютона

Формулировки экспериментального закона: третий закон Ньютона. Сила действия равна силе противодействия.

Ф ормула экспериментальной связи физических величин и словесное изложение формулы: F₁₂ = −F_21. Сила действия равна силе противодействия. При взаимодействии двух тел сила, действующая со стороны тела 2 на тело 1, равна по величине и противоположна по направлению силе, действующей со стороны тела 1 на тело 2.

Расшифровка формулы: F₁₂ – сила, действующая со стороны тела 2 на тело 1; F₂₁ − сила, действующая со стороны тела 1 на тело 2.

Смысл константы (фундаментальная/нефундаментальная): новых констант нет.

Условия применения закона: выполняется всегда. Силы F₁₂ и F₂₁ чаще всего являются силами одной природы, хотя сама эта природа каждый раз разная. Это могут быть силы упругости, гравитационные силы, силы электростатического взаимодействия и т.п.