Le leggi di Newton "facili da capire"
Per lo studio del movimento vengono utilizzati come base Le leggi di Newton. Stabilisce le relazioni tra movimenti e forze.
In queste leggi vengono spiegati i fenomeni della natura rispetto al moto. Osservando la natura si è raggiunto il principio di inerzia, osservando che i corpi in movimento la mantengono da soli senza essere spinti da nessuno.
L'inerzia di un corpo può essere superata esercitando una forza su di esso, il corpo che presenta un'accelerazione. La seconda legge stabilisce la relazione per determinare l'accelerazione che un corpo sperimenta sotto l'azione di una forza.
Essere il Le tre leggi di Newton, le basi della meccanica, espongono, in modo semplice, questi principi: di inerzia, di massa e il principio di azione e reazione, con esercizi di facile comprensione.
CONCETTI DI BASE "per comprendere le leggi di Newton"
Massa:
La massa di un corpo è la quantità di materia che lo compone. Si misura in chilogrammi (kg) o libbre (lb). [1]
movimento:
Cambiamento di posizione di un corpo, rispetto a un sistema di riferimento. [Due]
Movimento della linea uniforme:
È quel movimento di un corpo a velocità costante (grandezza e direzione), con un percorso rettilineo. [3]. Vedi figura 1.
Accelerazione:
Modifica della velocità di un oggetto per unità di tempo.
Vigore:
Azione esercitata da un corpo su un altro, che produce movimento o deformazione.
Prima legge di Newton "Principio di inerzia"
L'inerzia è la proprietà della materia, per cui, se un corpo è in movimento, tende a continuare a muoversi, se è a riposo tende a rimanere a riposo. Vedere la figura 2. Maggiore è la massa di un corpo, maggiore è la sua inerzia.
Il principio di inerzia, stabilito da Isaac Newton, lo postula "se nessuna forza agisce su un corpo, o più forze che si annullano a vicenda agiscono, allora il corpo è a riposo o in moto rettilineo uniforme". [4]. Vedi figura 3.
La spiacevole sensazione allo stomaco che si avverte quando un ascensore parte bruscamente, è dovuta all'inerzia, alla resistenza del corpo a muoversi. L'inerzia si osserva anche quando il guidatore di un veicolo accelera ed i passeggeri del veicolo si inclinano all'indietro, se il guidatore frena improvvisamente, i passeggeri si piegano in avanti, tendendo a proseguire il movimento che avevano.
Seconda legge di Newton "Principio della massa"
Per superare l'inerzia di un corpo, è possibile applicare una forza. La seconda legge di Newton stabilisce la relazione tra la forza applicata, la massa dell'oggetto e l'accelerazione che acquisisce.
Nella figura 4, hai due cavalli che esercitano la stessa forza su un carro, ma nel carro a destra c'è più massa, quindi il carro si muoverà più lentamente, con minore accelerazione.
Nella figura 5, ci sono due carrelli che hanno la stessa massa. Una forza maggiore viene esercitata sul carro a destra poiché ha due cavalli, quindi il carro si muoverà con maggiore accelerazione rispetto a quello a sinistra.
La seconda legge di Newton lo afferma "L'accelerazione che un corpo acquisisce, sotto l'azione di una forza, è direttamente proporzionale alla forza in modo inversamente proporzionale alla sua massa". Vedi figura 6.
Esercizio 1 Quale accelerazione acquisisce l'auto blu di figura 7 quando viene trainata con una forza di 2000 N? L'auto ha una massa di 1.000 kg.
soluzione:
Applicando la seconda legge di Newton, l'accelerazione è il quoziente tra la forza applicata e la massa dell'auto
Quindi l'auto avrà un'accelerazione di 2 m / s2. Per ogni secondo che passa, la sua velocità aumenterà di 2 m / s.
Peso di un oggetto
Il peso di un corpo è la forza con cui la terra lo tira verso di sé. Se un oggetto viene lasciato cadere liberamente, acquisisce un'accelerazione di circa 9,81 m / s2, nota come "accelerazione di gravità (g)".
Il peso è una forza che è sempre diretta verso il suolo. Per la seconda legge di Newton, è dato da: Peso = mg
In qualsiasi luogo del pianeta la massa di un corpo è la stessa, non varia però l'accelerazione di gravità varia da un punto all'altro della terra, quindi varia anche il peso. Questo perché la Terra si comporta come se tutto il suo potere di attrazione fosse accumulato nel suo centro, più è vicina al centro, maggiore è la forza di attrazione, maggiore è il peso. Vedi figura 8.
Esercizio 2 Qual è la massa di una donna che pesa 600 N?
Soluzione
La seconda legge di Newton viene applicata per determinare il peso di un corpo, come mostrato nella Figura 9.
Esercizio 3 Determina il peso di un uomo la cui massa è di 70 chilogrammi, quando si trova a:
a) Il mare. A livello del mare l'accelerazione di gravità è g = 9,81 m / s2
b) Al polo nord, dove la gravità è g = 9,83 m / s2
c) All'equatore, con g = 9,78 m / s2
Soluzione
La figura 10 mostra il calcolo del peso dell'uomo a livello del mare, al polo nord e all'equatore. Poiché la gravità è diversa, i pesi sono diversi, ma la massa rimane costante.
Terza legge di Newton "Principio di azione e reazione"
La terza legge di Newton lo afferma "Ogni volta che un corpo esercita una forza (azione) su un altro corpo, reagisce con una forza uguale e contraria applicata al primo corpo". [5°].
Nella figura 11 si può osservare questo principio: quando una persona sulla barca A spinge la barca B. Con il remo, la barca B si sposta a destra, mentre la barca A si sposta a sinistra per la forza di reazione della barca B sulla barca A.
Esercizio 4 Determina la forza con cui il tavolo spinge il libro.
soluzione:
Per legge di azione e reazione (terza legge di Newton), la forza esercitata dal libro sul tavolo è la stessa della forza esercitata dal tavolo sul libro, solo che è nella direzione opposta. Poiché le grandezze delle forze sono della stessa grandezza, ma nella direzione opposta, la somma delle forze è zero e il libro rimane a riposo (prima legge di Newton). Vedere la figura 13.
CONCLUSIONI:
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.