Из трёх законов Ньютона, Первый - инвалид и нуждается в костылях, Второй - блестящий эквилибрист, потому что триста лет стоит на голове, а Третий - стоит на ногах, но одна нога чуть короче другой и слегка прихрамывает в отдельных случаях электромагнитного взаимодействия заряда, движущегося перпендикулярно к проводнику с током.
О Первом законе, который сформулирован Ньютоном неудачно, чересчур узко и потому для объяснения ряда явлений приходится снабжать его всякими костылями и подпорками. Его надо сформулировать более широко, чтобы можно было применять также и для ускоренных систем (См. Мои предыдущие заметки на эту тему).
Но сегодня поговорим о Втором, стоящем с момента рождения на голове и попробуем поставить его на ноги.
Оригинальная его формулировка, данная самим Ньютоном, звучит так:
"Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует."
dp/dt = F. где р - количество движения (импульс) и F -- приложенная сила.
Обычно он записывается в ещё более простой и ясной форме a = F/m, то есть ускорение а, которое приобретает тело с массой m под действием силы F прямо пропорционально величине действующей силы и обратно пропорционально его массе. Понятно, чем больше сила, тянущая или толкающая тело, тем большее ускорение оно приобретает. И чем больше его масса, то есть мера его инертности, тем меньшее ускорение оно приобретает под действием данной постоянной по величине силы.
А теперь рассмотрим зауряднейший школьный опыт, приводимый в любых учебниках Механики.
На некой горизонтальной плоскости лежит грузик с массой m, к которому прикреплён пружинный динамометр с кольцом. Можно, например, к динамометру прицепить бечёвку, перекинуть её через колёсико блока и подвесить гирьку опрtделённого веса. Если сделать поверхность очень скользкой, так, чтобы грузик двигался по ней без малейшего трения, то мы увидим воочию правильность упомянутого закона. Под действием тяжести гирьки наш грузик будет двигаться с ускорением в точности соответствующим закону.
Но обратим внимание на динамометр. Он покажет нам ту силу, с которой гирька тянет наш грузик. Пружинка динамометра РАСТЯНУТА.
Чем? Вроде понятно, конечно же, весом гирьки.
А если мы отсоединим наш грузик от динамоетра, и будем считать динамометр лишённым массы. Динамометр полетит с ускорением свободного падения вслед за спускающейся гирькой, но без растяжения пружинки! Сила к нему приложена, ускорение есть, да, он летит безо всякого растяжения пружинки! Значит динамометр показывал нам НЕ ПРИЛОЖЕННУЮ К ГРУЗИКУ СИЛУ, а что-то другое.
ЧТО???
Силу инерциального сопротивления массы грузика.
Нет ускорения - нет и силы инерции. Нет инерции -- нет и силы сопротивления, ведь динамометр - это прибор , сконструированный для одной цели: показывать действующую силу. Раз нечто его пружину растягивает - значит это и есть та сила, которая приложена к динамометру.
Но это сила инерциального сопротивления ускорению!
Значит Второй закон Ньютона стоит на голове: он говорит о действующей силе, но ни словом не упоминает и другую силу - силу инерциального сопротивления. А, как мы только что показали, именно она и растягивает пружину динамометра. Можно, разумеется, талдычить об инерции и инертности грузика, о его массе, как мере инертности, но это не изменяет простого факта: Пружину растягивает СИЛА и только сила! И сила эта НЕ ускоряющая, а сила инерциального сопротивления ускорению
Не будет ускорения, не будет и растягивющей силы.
Следовательно этот закон Ньютона надо переформулировать:
Сила инерциального сопротивления тела равна произведению его массы на ускорение, с которым оно движется под действием вынуждающей силы.
Получается странная вещь: На ускоряемое тело действуют две силы, одна - его ускоряющая и другая - его ускорению препятствующая. Обе силы равны по величине при данном ускорении и противоположны по направлению. Вот, поставили мы Второй закон на ноги, а заодно и расширили формулировку Первого: Тело сохраняет состояние покоя или движения до тех пор, пока не изменится соотношение действующих на него сил.
Масса - не мера 'инертности' тела, а мера СИЛЫ ИНЕРЦИАЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ УСКОРНИЮ, возникающей только при ускорении тела.
Понятие 'Инертность' слишком неопределённое, нечто, туманно-расплывчатое, в то время как речь идёт о СИЛЕ ИНЕРЦИАЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, и она вовсе не 'Фиктивноа', как, в угоду Ньютону, стали называть эту силу.
Избавили Первый закон Ньютона от костылей и поставили Второй закон с головы на ноги.
Будут ли они признательны нам за это?
Не знаю!
"Привычка к догмам нам дана
Замена думанию она"
А.С.Пушкин
(В двустишие внесены незначительные изменения)
16 Х 2021