Newton törvényei "könnyen érthetőek"
A mozgás tanulmányozásához alapul szolgálnak Newton törvényei. Megalapozza a mozdulatok és az erők közötti kapcsolatokat.
Ezekben a törvényekben elmagyarázzák a mozgás vonatkozásában a természet jelenségeit. A természetet megfigyelve elérte a tehetetlenség elvét, amikor megfigyelték, hogy a mozgásban lévő testek önmagukban fenntartják azt, anélkül, hogy bárki is nyomja őket.
A test tehetetlensége legyőzhető egy erő kifejtésével, a test gyorsulást mutat. A második törvény létrehozza a kapcsolatot annak a gyorsulásnak a meghatározására, amelyet a test egy erő hatására tapasztal.
Mivel a Newton három törvénye, a mechanika alapjai egyszerű módon mutatják ki ezeket az elveket: a tehetetlenség, a tömeg, valamint a cselekvés és a reakció elve, könnyen érthető gyakorlatokkal.
ALAPFOGALMAK "Newton törvényeinek megértése"
Súly:
A test tömege az anyagmennyiség, amely felépíti. Mérjük kilogrammban (kg) vagy fontban (lb). [1]
mozgás:
A test helyzetének megváltozása a referenciarendszer vonatkozásában. [kettő]
Egységes vonalmozgás:
Ez a test mozgása állandó sebességgel (nagyság és irány), egyenes úton. [3]. Lásd az 1. ábrát.
Gyorsulás:
Az objektum időegységenkénti sebességének változása.
Erő:
Az egyik test által a másikra kifejtett mozgás vagy deformáció.
Newton első törvénye "A tehetetlenség elve"
A tehetetlenség az anyag tulajdonsága, amely által, ha egy test mozgásban van, hajlamos tovább mozogni, ha nyugalmi állapotban van, akkor nyugalomban marad. Lásd a 2. ábrát. Minél nagyobb a test tömege, annál nagyobb a tehetetlensége.
Az Isaac Newton által megállapított tehetetlenségi elv ezt feltételezi "ha egy testre nem hat erő, vagy több olyan erő hat, amely megszakítja egymást, akkor a test nyugalmi állapotban van, vagy egyenletes, egyenes vonalú mozgásban". [4]. Lásd a 3. ábrát.
Az a kellemetlen érzés a gyomorban, amely akkor érezhető, amikor a lift hirtelen elindul, a tehetetlenségnek, a test mozgás ellenállásának köszönhető. A tehetetlenség akkor is megfigyelhető, amikor a jármű vezetője gyorsul, és a jármű utasai hátradőlnek, ha a vezető hirtelen fékez, az utasok előrehajolnak, és hajlamosak folytatni a mozgásukat.
Newton második törvénye: „A misék elve”
A test tehetetlenségének leküzdésére erő alkalmazható. Newton második törvénye megállapítja az alkalmazott erő, a tárgy tömege és az általa megszerzett gyorsulás viszonyát.
A 4. ábrán két lova van, amelyek ugyanazt az erőt fejtik ki egy szekéren, de a jobb oldali szekérben nagyobb tömeg van, így a szekér lassabban fog mozogni, kevesebb gyorsítással.
Az 5. ábrán két kocsi van, amelyeknek tömege azonos. Nagyobb erő hat a jobb oldali szekérre, mivel két lova van, így a szekér nagyobb gyorsulással mozog, mint a bal oldali.
Newton második törvénye kimondja-e ezt? "A test által az erő hatására megszerzett gyorsulás egyenesen arányos az erővel, fordítottan arányos a tömegével". Lásd az 6. ábrát.
1. gyakorlat Milyen gyorsulást szerez a 7. ábrán látható kék autó, amikor 2000 N erővel meghúzza? Az autó tömege 1.000 kg.
Megoldás:
Newton második törvényét alkalmazva a gyorsulás az alkalmazott erő és az autó tömegének hányadosa
Így az autó gyorsulása 2 m / s2 lesz. Minden eltelt másodpercenként sebessége 2m / s-mal növekszik.
Egy tárgy súlya
A test súlya az az erő, amellyel a föld húzza maga felé. Ha egy tárgyat szabadon ledobnak, körülbelül 9,81 m / s2 gyorsulást ér el, amelyet „gravitációs gyorsulásnak (g)” neveznek.
A súly olyan erő, amely mindig a föld felé irányul. Newton második törvénye szerint ezt adja: Súly = mg
A bolygó bármely helyén a test tömege megegyezik, nem változik, azonban a gravitáció gyorsulása a föld egyik pontján változik, ezért a súly is változik. A Föld ugyanis úgy viselkedik, mintha minden vonzereje a közepén halmozódott volna fel, minél közelebb van a középponthoz, annál nagyobb a vonzóerő, annál nagyobb a súly. Lásd a 8. ábrát.
2. gyakorlat Mekkora a 600 N súlyú nő tömege?
Megoldás
Newton második törvényét alkalmazzák a test tömegének meghatározására, amint azt a 9. ábra mutatja.
3. gyakorlat Határozza meg annak a férfinak a súlyát, amelynek tömege 70 kilogramm, amikor a következő helyen található:
a) A tenger. Tengerszinten a gravitáció gyorsulása g = 9,81 m / s2
b) Az északi póluson, ahol a gravitáció g = 9,83 m / s2
c) Az Egyenlítőnél g = 9,78 m / s2
Megoldás
A 10. ábra az ember súlyának számítását mutatja a tengerszintnél, az északi pólusnál és az Egyenlítőnél. Mivel a gravitáció különbözik, a súlyok különböznek, de a tömeg állandó marad.
Newton harmadik törvénye: "A cselekvés és a reakció elve"
Newton harmadik törvénye kimondja "Amikor egy test erőt (cselekvést) fejt ki egy másik testre, akkor az első testre kifejtett egyenlő és ellentétes erővel reagál". [5].
A 11. ábrán ez az elv figyelhető meg: amikor az A hajón tartózkodó személy tolja a B csónakot. Az evezővel a B hajó jobbra, míg az A csónak balra halad a B hajó reakcióerejével az A hajón.
4. gyakorlat Határozza meg, hogy az asztal milyen erővel nyomja a könyvet.
Megoldás:
A cselekvés és a reakció törvénye szerint (Newton harmadik törvénye) a könyv által az asztalra kifejtett erő megegyezik az asztal által a könyvre kifejtett erővel, csak az ellenkező irányba mutat. Mivel az erők nagysága azonos nagyságrendű, de ellentétes irányú, az erők összege nulla, és a könyv nyugalomban marad (Newton első törvénye). Lásd a 13. ábrát.
Következtetések:
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.