Расширенное толклвание первого закона Ньютона - закона инерции

          Расширенное толкование первого закона Ньютона – закона инерции

                                              © Ерашов В.М.

     Как известно, первый закон Ньютона или закон инерции гласит:

          Если на тело не действуют никакие внешние силы, оно находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

      Обратим внимание на такую деталь: закон касается только поступательного движения, о вращательном движении не сказано ни слова. Возможно, в те далекие времена о вращательном движении очень мало знали, поэтому Ньютон, даже если бы захотел, вряд ли смог бы сформулировать закон инерции для вращательного движения. Хотя помыслы Ньютона нам остались абсолютно не известны, но факт отсутствия закона инерции для вращательного движения остается фактом.

    В наше время теория вращающихся тел или по-другому гироскопов достаточно изучена, хотя белых пятен в этом разделе физики еще осталось предостаточно. В этой статье мы сделаем попытку одно такое белое пятно ликвидировать. А именно, сформулируем закон инерции для вращающихся тел (гироскопов). Для формулировки данного закона нам потребуется использовать еще два фундаментальных закона – это закон сохранения энергии и закон сохранения момента количества движения. При чем, закон сохранения момента количества движения нужно рассматривать не только по абсолютной величине, но и по отношению к центральному полю.

Кстати, в центральном поле даже не вращающееся тело движется не прямолинейно а по окружности или эллипсу (случай параболы к устойчивому движению не относится). И здесь нет нарушения первого закона Ньютона, ибо центральная сила является для тела внешней. Для данного случая можно применить следующую формулировку:

   Если в центральном поле на движущееся тело не действуют другие силы, то и вращающееся тело и не вращающееся, движутся по инерции совершенно одинаково, и в их движении нет никаких отличий.

      Но если, появляется какая-то дополнительная внешняя сила, то сразу выявляется разительное отличие между этими телами. Поведение не вращающегося тела описано другими законами Ньютона, а вот поведение вращающегося тела получит отличие и его предстоит описать.

   Вращающееся тело не может изменять свое движение в центральном поле без соблюдения  закона сохранения момента количества движения. Этот закон должен неукоснительно исполняться. Как пример, детскую игрушку вращающуюся юлу вы не можете запросто взять и положить набок, она вам окажет сопротивление, и начнет двигаться по своим законам (законам гироскопа). А все дело в соблюдении закона постоянства момента количества движения. Вращающаяся юла не может нарушить данный закон, и это наложит отпечаток на ее поведение.

    И так, закон инерции для вращающихся тел в центральном поле должен выглядеть следующим образом:

   Вращающиеся тела в центральном поле могут изменять свое движение под действием приложенной силы исключительно в рамках закона сохранения момента количества движения. По другому, можно сказать, что в центральном поле инерцией обладает не только вращающееся материальное тело, но и момент количества движения этого тела.

   В этом состоит главное отличие закона инерции для вращающихся тел от закона инерции для не вращающихся тел. Все законы гироскопа должны данному закону подчиняться.

                                      Первоисточники

1. Справочная литература по физике.

Комментарий модератора. Ссылки на заведомо ложную информацию удалены.

                       15.10.2023г.