Lög Newtons „auðskilin“
Til rannsóknar á hreyfingum eru lagðir til grundvallar Lög Newtons. Í henni eru tengsl hreyfinga og afla komið á.
Í þessum lögum eru fyrirbæri náttúrunnar með tilliti til hreyfingar útskýrð. Með því að fylgjast með náttúrunni náðist tregðureglan þegar fylgst var með því að líkamar sem eru á hreyfingu viðhalda henni af sjálfum sér án þess að nokkur ýti á þá.
Tregðu líkamans er hægt að sigrast á með því að beita krafti á hann, líkaminn leggur fram hröðun. Önnur lögin koma á sambandi til að ákvarða hröðun sem líkami upplifir undir aðgerð afls.
Að vera Þrjú lögmál Newtons, undirstöður vélfræði, afhjúpa á einfaldan hátt þessar meginreglur: tregðu, massa og meginreglan um aðgerðir og viðbrögð, með auðskiljanlegar æfingar.
GRUNNHUGMYNDIR „til að skilja lög Newtons“
Messa:
Massi líkama er magn efnisins sem gerir það upp. Það er mælt í kílóum (kg) eða pundum (lb). [1]
Hreyfing:
Breyting á stöðu líkama með tilliti til viðmiðunarkerfis. [tvö]
Samræmd línuhreyfing:
Það er þessi hreyfing líkama á stöðugum hraða (stærðargráðu og stefnu), með beinni braut. [3]. Sjá mynd 1.
Hröðun:
Breyting á hraða hlutar á tímaeiningu.
Styrkur:
Aðgerðir sem einn líkami hefur á annan og framleiðir hreyfingu eða aflögun.
Fyrsta lögmál Newtons "Meginregla tregðu"
Tregða er eiginleiki efnisins, ef líkaminn er á hreyfingu hefur hann tilhneigingu til að halda áfram að hreyfa sig, ef hann er í hvíld hefur hann tilhneigingu til að vera í hvíld. Sjá mynd 2. Því meiri massi líkama því meiri tregðu.
Tregðureglan, sem Isaac Newton hefur sett á fót, leggur það til "Ef enginn kraftur verkar á líkama, eða nokkrir kraftar sem hætta við hvorn annan, þá er líkaminn í hvíld eða á einsleitri hreyfingu". [4]. Sjá mynd 3.
Óþægilega tilfinningin í maganum sem finnst þegar lyfta byrjar snögglega, er vegna tregðu, viðnáms líkamans við hreyfingu. Tregðu gætir einnig þegar ökumaður ökutækis hraðar og farþegar ökutækisins halla aftur á bak, ef ökumaður bremsar skyndilega halla farþegarnir sér áfram og hafa tilhneigingu til að halda áfram með þá hreyfingu sem þeir höfðu.
Annað lögmál Newtons „meginregla um messu“
Til að vinna bug á tregðu líkamans er hægt að beita krafti. Í öðru lögmáli Newtons er komið á sambandi milli beitts afls, massa hlutarins og hröðunar sem hann fær.
Á mynd 4 ertu með tvo hesta sem beita sama afli á kerru, en í kerrunni til hægri er meiri massi, þannig að kerran hreyfist hægar, með minni hröðun.
Á mynd 5 eru tvær kerrur sem hafa sömu massa. Meiri kraftur er beitt á kerruna til hægri þar sem hún hefur tvo hesta, þannig að kerran hreyfist með meiri hröðun en sú til vinstri.
Stendur önnur lög Newtons fram um það „Hröðunin sem líkami öðlast, undir áhrifum afl, er í réttu hlutfalli við kraftinn í öfugu hlutfalli við massa hans“. Sjá mynd 6.
Æfing 1 Hvaða hröðun fær blái bíllinn á mynd 7 þegar hann er dreginn með kraftinum 2000 N? Bíllinn hefur massa 1.000 kg.
Lausn:
Með því að beita öðrum lögum Newtons er hröðunin stuðullinn milli álagsins og massa bílsins
Þannig mun bíllinn hafa 2 m / s2 hröðun. Fyrir hverja sekúndu sem líður mun hraðinn aukast um 2m / s.
Þyngd hlutar
Þyngd líkama er sá kraftur sem jörðin dregur hann í átt að sér. Ef hlut er sleppt frjálslega öðlast hann hröðun um það bil 9,81 m / s2, þekktur sem „þyngdarhröðun (g)“.
Þyngd er kraftur sem er alltaf beint að jörðu. Samkvæmt öðru lögmáli Newtons er það gefið með: Þyngd = mg
Hvar sem er á plánetunni er massi líkama sá sami, hann er ekki breytilegur, þó er þyngdarhröðunin breytileg frá einum stað til annars á jörðinni, þess vegna er þyngdin einnig breytileg. Þetta er vegna þess að jörðin hagar sér eins og allur aðdráttarafl hennar væri safnað í miðju hennar, því nær miðju sem hún er staðsett, því meiri aðdráttarafl, því meiri þyngd. Sjá mynd 8.
Æfing 2 Hver er massi konu sem vegur 600 N?
Lausn
Öðrum lögum Newtons er beitt til að ákvarða þyngd líkama, eins og sést á mynd 9.
Æfing 3 Ákveðið þyngd karlmanns sem hefur massa 70 kíló þegar hann er staðsettur á:
a) Sjórinn. Við sjávarmál er þyngdarhröðunin g = 9,81 m / s2
b) Við norðurpólinn, þar sem þyngdaraflið er g = 9,83 m / s2
c) Við miðbaug, með g = 9,78 m / s2
Lausn
Mynd 10 sýnir útreikning á þyngd mannsins við sjávarmál, við norðurpólinn og við miðbaug. Þar sem þyngdaraflið er mismunandi er lóðin mismunandi en massinn helst stöðugur.
Þriðja lögmál Newtons „Meginregla um aðgerðir og viðbrögð“
Þriðja lög Newtons segir það „Alltaf þegar líkami beitir krafti (verkun) á annan líkama, bregst hann við með jafnri og gagnstæðri krafti sem beitt er á fyrsta líkamann“. [5].
Á mynd 11 má sjá þessa meginreglu: þegar einstaklingur á bát A ýtir á bát B. Með róðri hreyfist bátur B til hægri en bátur A hreyfist til vinstri með viðbragðskrafti báts B á bát A.
Æfing 4 Ákveðið kraftinn sem borðið ýtir bókinni með.
Lausn:
Með lögum um aðgerðir og viðbrögð (þriðja lögmál Newtons) er krafturinn sem bókin beitir á borðið sá sami og sá kraftur sem borðið beitir á bókina, aðeins það er í þveröfuga átt. Þar sem stærðir kraftanna eru af sömu stærðargráðu, en í þveröfuga átt, er samtala kraftanna núll og bókin helst í hvíld (fyrsta lögmál Newtons). Sjá mynd 13.
Ályktanir:
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.