Густина речовини

Тіла, виготовлені з різних речовин, при однаковій масі мають різні об'єми. Якщо порівняти дві кульки однакової маси, виготовлені із заліза і дерева, то легко побачити, що об'єм дерев'яної кульки більший за залізний. Залізний брус масою 1т має об'єм 0,13 м³, а лід масою 1т - об'єм 1,1 м³, тобто майже в 9 разів більше.

З цих прикладів видно, що тіла, об'ємом 1м³ кожне, виготовлені з різних речовин, мають різні маси. Це пояснюється тим, що різні речовини мають різну густину. Густина показує, чому дорівнює маса речовини, узятої в об'ємі 1м³.

Щоб визначити густину речовини, потрібно масу тіла розділити на його об'єм. Густину означають грецькою буквою ρ (ро) Одиницею виміру густини є 1кг/м³.

У таблиці 1.1 представлена густини різних твердих і рідких речовин.

Таблиця 1.1

Речовина	Густина (кг/м3)	Речовина	Густина (кг/м3)
Алюміній	2700	Залізо	7800
Лід	900	Вода	1000
Мідь	8900	Гас	800
Олово	7300	Нафта	800
Свинець	1130	Ртуть	13600
Срібло	1050	Спирт	7900

Перший закон Ньютона ( закон інерції)

Ідея закону інерції була висловлена Галілеєм на початку ХVII ст. Галілей першим ввів у фізику уявлення про "ідеальний рух", тобто про рух вільний від всяких перешкод - таких, як тертя і опір повітря. Галілей дійшов правильного висновку, що в ідеальному випадку тіло, звільнене від впливу інших тіл, повинно вічно рухатися з незмінною швидкістю. Ньютон прийняв закон інерції в якості першого закону механіки і виразив його наступними словами:

Будь яке тіло знаходиться в стані спокою або рівномірного і прямолінійного руху, поки дія з боку інших тіл не змусить його змінити цей стан.

Перший закон Ньютона виконується не в усіх системах відліку. З усього різноманіття систем відліку виділяється клас так званих інерціальних систем.

Існують такі системи відліку, відносно яких ізольовані тіла зберігають свою швидкість незмінною по модулю і напряму. Такі системи відліку називаються інерціальними.

Тому перший закон Ньютона називають законом інерції.

З високою мірою точності інерціальною є геліоцентрична система відліку (чи система Коперника), початок якої поміщений в центр Сонця, а осі спрямовані на далекі зірки. Цю систему використовував Ньютон при відкритті закону всесвітнього тяжіння.

Інерціальних систем існує нескінченна множина. Система відліку, пов'язана з поїздом, що йде з постійною швидкістю по прямолінійній ділянці шляху, теж інерціальна система , як і система, пов'язана із Землею. Усі інерціальні системи відліку утворюють клас систем, які рухаються одна відносно одної рівномірно і прямолінійно. Прискорення якого-небудь тіла в різних інерціальних системах однакове.

§ 5. Другий закон Ньютона

Другий закон Ньютона - основний закон динаміки. Цей закон виконується тільки в інерціальних системах відліку.

Другий закон Ньютона - це фундаментальний закон природи; він є узагальненням дослідних фактів, які можна розділити на дві категорії, :

1. Якщо на тіла різної маси подіяти однаковою силою, то прискорення тіл виявляються обернено пропорційні до мас:

, при F=const.

2. Якщо силами різної величини подіяти на одне і те ж тіло, то прискорення тіла виявляються прямо пропорційними прикладеним силам:

, при m=const.

Узагальнюючи подібні спостереження, Ньютон сформулював основний закон динаміки :

Сила, діюча на тіло, дорівнює добутку маси тіла на прискорення, що надається цією силою :

. (1.14)

Другий закон Ньютона дозволяє розрахувати прискорення тіла, якщо відома його маса і діюча на тіло результуюча сила :

.

Якщо на тіло одночасно діють декілька сил (наприклад, F₁ , F₂ і т.д. ) то під силою у формулі, що виражає другий закон Ньютона, треба розуміти рівнодійну усіх сил:

.

У разі, коли сила, діюча на тіло не постійна, другий закон Ньютона записують в диференціальному виді:

.

Враховуючи, що маса в класичній механіці величина постійна, її можна внести під знак похідної і отримати:

.

Векторну величину називають імпульсом тіла. Скориставшись визначенням імпульсу, рівняння другого закону Ньютона можна записати у виді

, (1.15)

а сам закон сформулювати так: похідна імпульсу матеріальної точки від часу дорівнює результуючій усіх сил, діючих на точку.

Якщо рівнодійна сила дорівнює нулю, то тіло залишатиметься в стані спокою або рівномірного прямолінійного руху. Таким чином, формально другий закон Ньютона включає як окремий випадок перший закон, проте перший закон Ньютона має глибший фізичний зміст - він постулює існування інерціальних систем відліку.