Newtonin lait "helppo ymmärtää"
Liikkeen tutkimiseen käytetään pohjana Newtonin lait. Siinä vakiinnutetaan liikkeiden ja voimien väliset suhteet.
Näissä laeissa selitetään luonnonilmiöt liikkeen suhteen. Luonnon tarkkailun myötä saavutettiin hitausperiaate, kun havaittiin, että liikkuvat elimet ylläpitävät sitä itse ilman, että kukaan ajaisi niitä.
Rungon inertia voidaan voittaa kohdistamalla siihen voimaa, joka aiheuttaa kiihtyvyyden. Toinen laki muodostaa yhteyden kiihtyvyyden määrittämiseksi, jonka ruumis kokee voiman vaikutuksesta.
Oleminen Newtonin kolme lakia, mekaniikan perusteet, paljastavat yksinkertaisesti nämä periaatteet: inertian, massan sekä toiminnan ja reaktion periaatteen, helposti ymmärrettävillä harjoituksilla.
PERUSKÄSITTEET "Newtonin lakien ymmärtämiseksi"
masa:
Rungon massa on aineen määrä, joka muodostaa sen. Se mitataan kilogrammoina (kg) tai paunoina (lb). [1]
liikkuminen:
Rungon sijainnin muutos suhteessa vertailujärjestelmään. [kaksi]
Tasainen viivan liike:
Se on kehon liike tasaisella nopeudella (suuruus ja suunta) suoralla polulla. [3]. Katso kuva 1.
Kiihtyvyys:
Esineen nopeuden muutos aikayksikköä kohti.
Vahvuus:
Kehon toisiinsa kohdistama toiminta, joka aiheuttaa liikettä tai muodonmuutoksia.
Newtonin ensimmäinen laki "Hitausperiaate"
Inertia on aineen ominaisuus, jolla, jos keho on liikkeessä, se pyrkii jatkamaan liikkumistaan, jos se on levossa, se pysyy levossa. Katso kuva 2. Mitä suurempi ruumiin massa, sitä suurempi sen hitaus.
Isaac Newtonin vahvistama hitausperiaate olettaa tämän "Jos kehoon ei kohdistu voimaa tai useita voimia, jotka kumoavat toisiaan, ruumis on levossa tai tasaisessa suoraviivaisessa liikkeessä". [4]. Katso kuva 3.
Vatsan epämiellyttävä tunne, joka tuntuu, kun hissi käynnistyy äkillisesti, johtuu inertiasta, kehon liikkumisvastuksesta. Hitautta havaitaan myös, kun ajoneuvon kuljettaja kiihtyy ja ajoneuvon matkustajat nojaa taaksepäin, jos kuljettaja jarruttaa yhtäkkiä, matkustajat nojaavat eteenpäin ja pyrkivät jatkamaan liikkumistaan.
Newtonin toinen laki "Massan periaate"
Rungon inertian voittamiseksi voidaan käyttää voimaa. Newtonin toinen laki vahvistaa suhteen sovelletun voiman, kohteen massan ja sen saaman kiihtyvyyden välillä.
Kuvassa 4 sinulla on kaksi hevosta, jotka käyttävät samaa voimaa kärryyn, mutta oikeanpuoleisessa kärryssä on enemmän massaa, joten kärry liikkuu hitaammin, pienemmällä kiihtyvyydellä.
Kuvassa 5 on kaksi vaunua, joilla on sama massa. Suurempi voima kohdistuu oikeanpuoleiseen kärryyn, koska siinä on kaksi hevosta, joten kärry liikkuu suuremmalla kiihtyvyydellä kuin vasemmalla oleva.
Ilmoittaako Newtonin toinen laki tämän "Kiihtyvyys, jonka keho saa voiman vaikutuksesta, on suoraan verrannollinen voimaan päinvastaisessa suhteessa sen massaan". Katso kuva 6.
Harjoitus 1 Mitä kiihtyvyyttä kuvan 7 sininen auto saa, kun sitä vedetään 2000 N: n voimalla? Auton massa on 1.000 XNUMX kg.
ratkaisu:
Soveltamalla Newtonin toista lakia kiihtyvyys on käytetyn voiman ja auton massan välinen suhde
Siten auton kiihtyvyys on 2 m / s2. Jokaisesta ohitetusta sekunnista sen nopeus kasvaa 2m / s.
Esineen paino
Rungon paino on voima, jolla maa vetää sitä kohti itseään. Jos esine pudotetaan vapaasti, se saavuttaa noin 9,81 m / s2 kiihtyvyyden, joka tunnetaan nimellä "painovoiman kiihtyvyys (g)".
Paino on voima, joka on aina suunnattu maahan. Newtonin toisen lain mukaan se annetaan: Paino = mg
Missä tahansa planeetalla ruumiin massa on sama, se ei vaihdu, mutta painovoiman kiihtyvyys vaihtelee maan pisteestä toiseen, joten myös paino vaihtelee. Tämä johtuu siitä, että maapallo käyttäytyy ikään kuin kaikki sen vetovoima olisi kertynyt sen keskelle, mitä lähempänä keskustaa se sijaitsee, sitä suurempi vetovoima on, sitä suurempi paino. Katso kuva 8.
Harjoitus 2 Mikä on 600 N painavan naisen massa?
Ratkaisu
Newtonin toista lakia sovelletaan ruumiin painon määrittämiseen, kuten kuvassa 9 on esitetty.
Harjoitus 3 Määritä 70 kg painavan miehen paino, kun hän sijaitsee:
a) Meri. Merenpinnalla painovoiman kiihtyvyys on g = 9,81 m / s2
b) pohjoisnavalla, jossa painovoima on g = 9,83 m / s2
c) Päiväntasaajalla g = 9,78 m / s2
Ratkaisu
Kuvassa 10 on esitetty ihmisen painon laskeminen merenpinnalla, pohjoisnavalla ja päiväntasaajalla. Koska painovoima on erilainen, painot ovat erilaiset, mutta massa pysyy vakiona.
Newtonin kolmas laki "Toiminnan ja reaktion periaate"
Newtonin kolmas laki sanoo sen "Aina kun ruumis käyttää voimaa (toimintaa) toiseen kehoon, se reagoi ensimmäiseen kappaleeseen kohdistuvalla tasavertaisella ja vastakkaisella voimalla". [5].
Kuvassa 11 tämä periaate on havaittavissa: kun veneessä A oleva henkilö työntää venettä B. Veneen B liikuttaessa airolla vene B siirtyy oikealle, kun vene A liikkuu vasemmalle veneen B reaktiovoimalla veneeseen A.
Harjoitus 4 Määritä voima, jolla pöytä työntää kirjaa.
ratkaisu:
Toiminta- ja reaktiolain (Newtonin kolmas laki) mukaan kirjan pöydälle kohdistama voima on sama kuin taulukon kirjan voiman, vain se on päinvastainen. Koska voimien suuruudet ovat samaa suuruutta, mutta päinvastaiseen suuntaan, voimien summa on nolla ja kirja pysyy levossa (Newtonin ensimmäinen laki). Katso kuva 13.
PÄÄTELMÄT:
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.