Newtons Gesetze "leicht zu verstehen"
Für das Studium der Bewegung werden als Grundlage verwendet Newtons Gesetze. Es stellt die Beziehungen zwischen Bewegungen und Kräften her.
In diesen Gesetzen werden die Phänomene der Natur in Bezug auf Bewegung erklärt. Bei der Beobachtung der Natur wurde das Trägheitsprinzip erreicht, als beobachtet wurde, dass bewegte Körper es für sich behalten, ohne von irgendjemandem gedrängt zu werden.
Die Trägheit eines Körpers kann überwunden werden, indem eine Kraft auf ihn ausgeübt wird, wobei der Körper eine Beschleunigung aufweist. Das zweite Gesetz legt die Beziehung fest, um die Beschleunigung zu bestimmen, die ein Körper unter der Wirkung einer Kraft erfährt.
Das sein Newtons drei Gesetze, die Grundlagen der Mechanik, enthüllen auf einfache Weise diese Prinzipien: Trägheit, Masse und das Prinzip von Aktion und Reaktion, mit leicht verständlichen Übungen.
GRUNDKONZEPTE "um Newtons Gesetze zu verstehen"
Mass:
Die Masse eines Körpers ist die Menge an Materie, aus der er besteht. Es wird in Kilogramm (kg) oder Pfund (lb) gemessen. [1]
Bewegung:
Änderung der Position eines Körpers in Bezug auf ein Bezugssystem. [zwei]
Gleichmäßige Linienbewegung:
Es ist diese Bewegung eines Körpers mit konstanter Geschwindigkeit (Größe und Richtung) mit einem geraden Weg. [3]. Siehe Abbildung 1.
Beschleunigung:
Änderung der Geschwindigkeit eines Objekts pro Zeiteinheit.
Kraft:
Von einem Körper auf einen anderen ausgeübte Handlung, die Bewegung oder Verformung erzeugt.
Newtons erstes Gesetz "Trägheitsprinzip"
Trägheit ist die Eigenschaft der Materie, bei der ein Körper, wenn er sich in Bewegung befindet, dazu neigt, sich weiter zu bewegen, wenn er sich in Ruhe befindet, dazu neigt, sich in Ruhe zu halten. Siehe Abbildung 2. Je größer die Masse eines Körpers ist, desto größer ist seine Trägheit.
Das von Isaac Newton festgelegte Trägheitsprinzip postuliert dies "Wenn keine Kraft auf einen Körper wirkt oder mehrere Kräfte, die sich gegenseitig aufheben, wirken, befindet sich der Körper in Ruhe oder in gleichmäßiger geradliniger Bewegung". [4]. Siehe Abbildung 3.
Das unangenehme Gefühl im Magen, das beim plötzlichen Starten eines Aufzugs zu spüren ist, ist auf die Trägheit und den Bewegungswiderstand des Körpers zurückzuführen. Trägheit wird auch beobachtet, wenn der Fahrer eines Fahrzeugs beschleunigt und sich die Fahrgäste des Fahrzeugs nach hinten lehnen. Wenn der Fahrer plötzlich bremst, lehnen sich die Fahrgäste nach vorne und neigen dazu, die Bewegung fortzusetzen, die sie hatten.
Newtons zweites Gesetz "Prinzip der Masse"
Um die Trägheit eines Körpers zu überwinden, kann eine Kraft ausgeübt werden. Newtons zweites Gesetz legt die Beziehung zwischen der ausgeübten Kraft, der Masse des Objekts und der Beschleunigung fest, die es erhält.
In Abbildung 4 haben Sie zwei Pferde, die die gleiche Kraft auf einen Wagen ausüben, aber im Wagen rechts befindet sich mehr Masse, sodass sich der Wagen langsamer und mit weniger Beschleunigung bewegt.
In Abbildung 5 gibt es zwei Wagen mit der gleichen Masse. Auf den Wagen auf der rechten Seite wird eine größere Kraft ausgeübt, da er zwei Pferde hat, sodass sich der Wagen mit größerer Beschleunigung bewegt als auf der linken Seite.
Sagt Newtons zweites Gesetz das aus? "Die Beschleunigung, die ein Körper unter Einwirkung einer Kraft erhält, ist direkt proportional zur Kraft und umgekehrt proportional zu seiner Masse.". Siehe Abbildung 6.
Übung 1 Welche Beschleunigung erhält das blaue Auto in Abbildung 7, wenn es mit einer Kraft von 2000 N gezogen wird? Das Auto hat eine Masse von 1.000 kg.
Lösung:
Unter Anwendung des zweiten Newtonschen Gesetzes ist die Beschleunigung der Quotient zwischen der ausgeübten Kraft und der Masse des Autos
Somit hat das Auto eine Beschleunigung von 2 m / s2. Mit jeder Sekunde, die vergeht, erhöht sich die Geschwindigkeit um 2 m / s.
Gewicht eines Objekts
Das Gewicht eines Körpers ist die Kraft, mit der die Erde ihn zu sich zieht. Wenn ein Objekt frei fallen gelassen wird, erreicht es eine Beschleunigung von ungefähr 9,81 m / s2, die als „Beschleunigung der Schwerkraft (g)“ bezeichnet wird.
Gewicht ist eine Kraft, die immer auf den Boden gerichtet ist. Nach Newtons zweitem Gesetz ist es gegeben durch: Gewicht = mg
An jedem Ort auf dem Planeten ist die Masse eines Körpers gleich, sie variiert nicht, die Erdbeschleunigung variiert jedoch von einem Punkt zum anderen auf der Erde, daher variiert auch das Gewicht. Dies liegt daran, dass sich die Erde so verhält, als ob ihre gesamte Anziehungskraft in ihrem Zentrum angesammelt wäre. Je näher sie sich am Zentrum befindet, desto größer ist die Anziehungskraft und desto größer ist das Gewicht. Siehe Abbildung 8.
Übung 2 Wie groß ist die Masse einer Frau mit einem Gewicht von 600 N?
Lösung
Das zweite Newtonsche Gesetz wird angewendet, um das Gewicht eines Körpers zu bestimmen, wie in Abbildung 9 gezeigt.
Übung 3 Bestimmen Sie das Gewicht eines Mannes mit einer Masse von 70 Kilogramm, wenn er sich befindet in:
a) Das Meer. Auf Meereshöhe beträgt die Erdbeschleunigung g = 9,81 m / s2
b) Am Nordpol, wo die Schwerkraft g = 9,83 m / s2 beträgt
c) Am Äquator mit g = 9,78 m / s2
Lösung
Abbildung 10 zeigt die Berechnung des Menschengewichts auf Meereshöhe, am Nordpol und am Äquator. Da die Schwerkraft unterschiedlich ist, sind die Gewichte unterschiedlich, aber die Masse bleibt konstant.
Newtons drittes Gesetz "Prinzip von Aktion und Reaktion"
Newtons drittes Gesetz besagt das "Immer wenn ein Körper eine Kraft (Aktion) auf einen anderen Körper ausübt, reagiert er mit einer gleichen und entgegengesetzten Kraft, die auf den ersten Körper ausgeübt wird.". [5.].
In Abbildung 11 ist dieses Prinzip zu beobachten: Wenn eine Person auf Boot A Boot B drückt. Mit dem Ruder bewegt sich Boot B nach rechts, während sich Boot A durch die Reaktionskraft von Boot B auf Boot A nach links bewegt.
Übung 4 Bestimmen Sie die Kraft, mit der der Tisch das Buch drückt.
Lösung:
Nach dem Gesetz der Handlung und Reaktion (Newtons drittes Gesetz) ist die vom Buch auf den Tisch ausgeübte Kraft dieselbe wie die vom Tisch auf das Buch ausgeübte Kraft, nur dass sie in die entgegengesetzte Richtung geht. Da die Größen der Kräfte gleich groß sind, jedoch in entgegengesetzter Richtung, ist die Summe der Kräfte Null und das Buch bleibt in Ruhe (Newtons erstes Gesetz). Siehe Abbildung 13.
SCHLUSSFOLGERUNGEN:
El principio de inercia establece las relaciones entre los movimientos y las fuerzas que se aplican sobre un cuerpo. Si la fuerza es nula, el movimiento es rectilíneo y uniforme, o el cuerpo se mantiene en reposo. Si la fuerza sobre el cuerpo no es nula hay una aceleración (cambio de velocidad).
El principio de masa, la segunda Ley de Newton, establece la relación entre la fuerza aplicada, la masa del objeto y la aceleración que experimenta. La aceleración es directamente proporcional a la fuerza aplicada, e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
El principio de acción y reacción, o tercera Ley de Newton, enuncia que la fuerza ejercida de un cuerpo A sobre un cuerpo B, es igual en magnitud y opuesta en dirección a la ejercida por el cuerpo B sobre el cuerpo A.