Физика · 9 классурок · 2026-09-27~7 мин чтения

Законы Ньютона

Автобус трогается — тебя откидывает назад. Разбираем три закона Ньютона, инерциальные системы и формулу a = F/m с задачами и бесплатным тренажёром.

Открыть тренажёр Сразу к проверке

Автобус резко трогается от остановки — и тебя откидывает на спинку сиденья. Ничего не толкало тебя в грудь, но ты «откатился назад». На самом деле тело просто сохраняло состояние покоя, пока автобус поехал. Такие ситуации объясняет динамика — раздел механики, отвечающий на вопрос «почему движение именно такое». Ответ даёт три закона Ньютона: после этого урока ты сможешь посчитать силу и ускорение, а заодно объяснить, почему лошадь всё-таки тянет телегу.

Первый закон Ньютона и инерциальные системы

Сани на снегу: сила натяжения верёвки, сила трения и сила тяжести действуют на тело — Если равнодействующая приложенных сил равна нулю, сани движутся равномерно или покоятся — это первый закон Ньютона в действии.

Первый закон Ньютона: существуют системы отсчёта, в которых тело сохраняет скорость постоянной (или покоится), пока другие тела на него не действуют или их действия скомпенсированы. Это свойство называют инерцией. Шайба на льду скользит далеко: трение мало, скорость почти не меняется. А при резком торможении автобуса твоя скорость «по инерции» остаётся прежней — поэтому ты кренишься вперёд относительно салона. Системы отсчёта, где первый закон выполняется, называют инерциальными (ИСО). Землю в школьных задачах считают инерциальной, хотя строго это не так: она вращается. А вот система, связанная с разгоняющимся автобусом, — неинерциальная: в ней тела «сами по себе» изменяют скорость, и законы Ньютона в простой форме не работают.

Масса: мера инертности

Масса в законах Ньютона — не «количество вещества», а мера инертности: чем она больше, тем неохотнее тело меняет свою скорость. Пустую тележку из супермаркета ты разгонишь лёгким толчком, а с двумя полными пакетами придётся толкать заметно сильнее: при той же силе ускорение упадёт во столько раз, во сколько выросла масса. По той же причине гружёная фура тормозит дольше легковушки — тормозные усилия сравнимы, а массы отличаются в десятки раз. Отсюда житейский вывод: дистанция до тяжёлого грузовика должна быть больше, чем до компактной машины.

Из массы «растут» и перегрузки. Космонавт массой 70 кг при старте испытывает ускорение до 30 м/с² — втрое больше свободного падения, значит кресло давит на него с силой около 2100 Н: как будто на груди сидят ещё двое таких же космонавтов. Тренировки на центрифуге нужны именно для того, чтобы тело выдерживало такие минуты. Перегрузка численно равна отношению ускорения к g, поэтому пилотов и учат оценивать её «в же».

Второй закон Ньютона: a = F/m

a = \frac{F}{m}

Второй закон Ньютона: F — равнодействующая всех сил, m — масса

Разгоняем тележку

На тележку массой 2 кг действует сила 6 Н. Ускорение:
$a = \frac{6}{2} = 2$
Удвоим силу до 12 Н — ускорение вырастет во столько же раз:
$a = \frac{12}{2} = 4$
При силе 12 Н, но массе 4 кг ускорение упадёт до 3 м/с². Единица силы: 1 ньютон — это сила, сообщающая телу массой 1 кг ускорение 1 м/с², то есть 1 Н = 1 кг·м/с².
$a = \frac{12}{4} = 3$

Равнодействующая: складываем силы

На тело почти всегда действует несколько сил, и каждая тянет в свою сторону. Чтобы не путаться, их заменяют одной — равнодействующей. Силы, направленные вдоль одной прямой, складываются просто: сонаправленные — суммой, противоположные — разностью. Затянешь ремень с силой 30 Н и одновременно потянешь сумку вперёд с силой 20 Н — суммарное воздействие 50 Н; потянешь сумку назад — останется всего 10 Н.

выпиши все силы и нарисуй стрелки в точках приложения;
выбери ось вдоль движения и её положительное направление;
спроектируй силы на ось: по направлению оси — с плюсом, против — с минусом;
сложи проекции и получи равнодействующую;
подставь её во второй закон вместо F.

Если равнодействующая получилась нулевой, силы скомпенсированы — и по первому закону скорость меняться не будет: тело покоится или едет равномерно. Именно поэтому подвешенный на тросе груз не падает: тяга троса вверх уравновешивает силу тяжести, направленную вниз. А если равнодействующая отлична от нуля, тело обязано получить ускорение — третьего не бывает. Так проверяют и лифт: пока кабина едет ровно, весы внутри показывают обычный вес пассажира.

Третий закон Ньютона

Третий закон Ньютона: тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и направленными по одной прямой в противоположные стороны. Ты толкаешь стену ладонью с силой 20 Н — стена давит на ладонь с теми же 20 Н. Конькобежец отталкивает лёд назад, и лёд толкает его вперёд. Классический вопрос: если действие равно противодействию, почему лошадь тянет телегу? Потому что эти две силы приложены к РАЗНЫМ телам и друг друга не компенсируют. На лошадь действуют тяга телеги назад и трение копыт о землю вперёд; на телегу — тяга лошади и трение колёс. Ускорение задаёт разница сил, приложенных к каждому телу, а не третий закон.

Где системы отсчёта ломаются

Инерциальность — не ярлык, а проверка, и у неё есть цена точности. Земная система хороша для большинства задач, но для длинных расчётов её кривит вращение: точки экватора бегут по кругу со скоростью около 460 м/с, и этот непрерывный разворот создаёт заметные эффекты. Самый знаменитый — маятник Фуко: в парижском Пантеоне его плоскость качаний медленно поворачивается сама собой, хотя никакой силы к маятнику не приложено. Для артиллерийских стрельб на десятки километров и межпланетных перелётов такие поправки обязательны.

А вот разгоняющийся лифт — неинерциальная система в чистом виде. Внутри него тела «сами» меняют скорость относительно стенок: при разгоне вверх груз на пружине растягивает её сильнее, при торможении — слабее, хотя со стороны Земли на груз действует та же сила тяжести. Правило простое: если система движется с ускорением, законы Ньютона в её координатах в привычной форме не работают — и расчёт честнее вести от Земли или другого тела, движущегося равномерно.

Закон	Суть в одну строку	Формула / пример
Первый	действия скомпенсированы — скорость не меняется	шайба скользит по льду
Второй	ускорение создаёт равнодействующая сил	$a = \frac{F}{m}$
Третий	действие и противодействие равны и противоположны	$F_{1} = - F_{2}$

Словарь динамики

Инерция#: свойство тела сохранять скорость, пока воздействия других тел отсутствуют или скомпенсированы
Инерциальная система отсчёта#: система, в которой выполняется первый закон Ньютона
Масса#: мера инертности тела; измеряется в килограммах
Сила#: векторная мера взаимодействия тел; измеряется в ньютонах
Равнодействующая#: одна сила, заменяющая действие всех сил, приложенных к телу
Ньютон#: сила, сообщающая телу массой 1 кг ускорение 1 м/с²

Разбор типовой задачи

Сани с грузом

Сани массой 40 кг тянут горизонтально с силой 120 Н, а трение о снег равно 40 Н. Найдём ускорение саней.
Выписываем данные: масса 40 кг, сила тяги 120 Н, сила трения 40 Н. Обе силы горизонтальны, ось направляем по движению.
$m = 40, F_{t} = 120, F_{t r} = 40$
Сила тяги направлена по оси, трение — против оси. Равнодействующая равна их разности:
$F_{r} = 120 - 40 = 80$
Подставляем равнодействующую во второй закон Ньютона:
$a = \frac{F _{r}}{m} = \frac{80}{40} = 2$
Ускорение саней — 2 м/с². Проверка единиц: ньютоны, делённые на килограммы, дают м/с² — всё сходится.
Прикидка: если бы саней было вдвое больше по массе, ускорение упало бы до 1 м/с² — выросла инертность, выросло и сопротивление разгону.

Как это спрашивают на контрольной

В заданиях законы Ньютона прячутся за бытовой сценой: лифт, тележка в магазине, санки с горки, динамометр в лабораторной. Типовой запрос — «изобразите силы и найдите ускорение», а к третьему закону любят задавать вопрос «почему силы действия и противодействия не уравновешивают друг друга». Отвечай всегда через тела: какая сила к какому телу приложена, и компенсация сразу перестанет путаться.

«Тело покоится — значит, на него не действуют силы»? Нет: силы действуют, но их равнодействующая равна нулю.
«Больше сила — больше скорость»? Нет: больше ускорение; скорость набирается со временем.
«Действие равно противодействию, поэтому тело не разгоняется»? Нет: эти силы приложены к разным телам.
«Земля — всегда инерциальная система»? Почти: для школьных задач да, для точных расчётов вращение Земли приходится учитывать.

Точка: 0

Ускорение по второму закону

Равнодействующая 6 Н направлена влево (со знаком минус), масса 2 кг. Выстави ускорение в м/с².

Попыток: 0 · Найдено: 0 из 6

Термины

Определения

Термины динамики

Соедини понятие с определением.

Утверждение 1 из 5

Если на тело не действуют силы, оно обязательно покоится.

Верно или нет

Отвечай по каждому утверждению — за некоторыми прячутся ловушки из урока.

Проверь себя

Клавиши 1–9 выбирают вариант, Enter — «Проверить»

Тело массой 4 кг получило ускорение 3 м/с². Чему равна равнодействующая сил?

Какая сила сообщит телу массой 0,5 кг ускорение 8 м/с²? Ответ в ньютонах.

Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, приложены к одному телу.

Одна и та же сила 10 Н действует на три тела. Расставь их по возрастанию ускорения.

Соедини закон Ньютона с его формулировкой.

Нажми на элемент слева, затем на его пару справа. Повторное нажатие отменяет связь.

Какая это система отсчёта?

Разложи элементы по категориям: нажми на элемент, потом на категорию.

Дополни формулировки законов.

Выбери подходящее слово в каждом пропуске.

Второй закон Ньютона: ускорение пропорционально равнодействующей сил и пропорционально массе. Третий закон: силы действия и противодействия приложены к телам.

Было понятно? Скажи — так мы видим, какие темы переписать.

Частые вопросы

Почему пассажира в автобусе откидывает назад при разгоне?

По инерции тело сохраняет состояние покоя, пока трение о сиденье постепенно «увлекает» его вперёд. Относительно ускоряющегося автобуса это выглядит как отклонение назад.

Земля — инерциальная система отсчёта?

Строго нет: Земля вращается, и в точных опытах это заметно, например по маятнику Фуко. Для школьных задач систему, связанную с Землёй, считают инерциальной.

Почему лошадь тянет телегу, если действие равно противодействию?

Эти силы приложены к разным телам и не компенсируют друг друга. Лошадь разгоняет разница сил, действующих на неё: трение копыт о землю и тяга телеги назад.

Что такое равнодействующая сила?

Одна сила, которая заменяет действие всех сил на тело. Если силы 4 Н и 3 Н направлены одинаково, равнодействующая 7 Н; если противоположно — 1 Н.