ნიუტონის კანონები "ადვილად გასაგებია"
მოძრაობის შესასწავლად გამოიყენება როგორც საფუძველი ნიუტონის კანონები. მასში დამყარდა ურთიერთობები მოძრაობებსა და ძალებს შორის.
ამ კანონებში განმარტებულია ბუნების მოვლენები მოძრაობასთან მიმართებაში. ბუნებაზე დაკვირვებისას მიღწეული იქნა ინერციის პრინციპი, როდესაც დააკვირდნენ, რომ მოძრავი სხეულები მას თვითონ ინარჩუნებენ ისე, რომ არავის უბიძგებს.
სხეულის ინერციის დაძლევა შესაძლებელია ძალზე მოქმედებით, სხეული აჩქარებას წარმოადგენს. მეორე კანონი ადგენს ურთიერთობებს იმ აჩქარების დასადგენად, რომელსაც სხეული განიცდის ძალის მოქმედებით.
ყოფნა ნიუტონის სამი კანონი, მექანიკის საფუძვლები, მარტივი მეთოდით ამხილებს ამ პრინციპებს: ინერციის, მასის და მოქმედების და რეაქციის პრინციპებს, ადვილად გასაგები სავარჯიშოებით.
ძირითადი კონცეფციები "ნიუტონის კანონების გაგება"
მასა:
სხეულის მასა არის მატერიის რაოდენობა, რომელიც ქმნის მას. იგი იზომება კილოგრამებში (კგ) ან ფუნტ სტერლინგებში. [1]
მოძრაობა:
სხეულის პოზიციის შეცვლა, საცნობარო სისტემის მიმართ. [ორი]
ხაზის ერთიანი მოძრაობა:
ეს არის სხეულის მოძრაობა მუდმივი სიჩქარით (სიდიდე და მიმართულება), სწორი ბილიკით. [3] იხილეთ სურათი 1.
დაჩქარება:
დროის ერთეულის ობიექტის სიჩქარის შეცვლა.
ძალა:
მოქმედება, რომელსაც ახდენს ერთი სხეული მეორეზე, წარმოქმნის მოძრაობას ან დეფორმაციას.
ნიუტონის პირველი კანონი "ინერციის პრინციპი"
ინერცია არის მატერიის თვისება, რომლითაც, თუ სხეული მოძრაობს, ის მოძრაობისკენ მიისწრაფვის, თუ ის არის მოსვენებული. იხილეთ სურათი 2. რაც უფრო დიდია სხეულის მასა, მით მეტია მისი ინერცია.
ინერციის პრინციპი, რომელიც დადგენილია ისააკ ნიუტონის მიერ, ადგენს ამას "თუ სხეულზე არ მოქმედებს ძალა, ან მოქმედებს რამდენიმე ძალა, რომლებიც ერთმანეთს აუქმებენ, მაშინ სხეული ისვენებს ან ერთგვაროვან სწორხაზოვან მოძრაობაშია". [4] იხილეთ სურათი 3.
უსიამოვნო შეგრძნება კუჭში, რომელსაც ადამიანი გრძნობს, როდესაც ლიფტი უეცრად იწყებს, გამოწვეულია ინერციით, სხეულის მოძრაობის წინააღმდეგობით. ინერცია ასევე შეიმჩნევა, როდესაც ავტომობილის მძღოლი აჩქარებს, ხოლო ავტომანქანის მგზავრები უკან იხრებიან, თუ მძღოლი მოულოდნელად ამუხრუჭებს, მგზავრები წინ იხრებიან და აგრძელებენ მოძრაობას.
ნიუტონის მეორე კანონი "მასის პრინციპი"
სხეულის ინერციის დასაძლევად შეიძლება ძალა გამოიყენოს. ნიუტონის მეორე კანონი ადგენს დამოკიდებულებას გამოყენებულ ძალას, ობიექტის მასასა და მის მიერ შეძეულ აჩქარებას შორის.
დიაგრამა 4-ში, თქვენ გაქვთ ორი ცხენი, რომლებიც ერთსა და იმავე ძალას ახდენენ ურიკზე, მაგრამ მარჯვნივ მდებარე ეტლში მეტი მასაა, ამიტომ ური უფრო ნელა იმოძრავებს, ნაკლები აჩქარებით.
მე -5 ნახაზზე არსებობს ორი ურიკა, რომელსაც აქვს იგივე მასა. უფრო დიდი ძალა ექცევა ეტლს მარჯვნივ, რადგან მას ორი ცხენი ჰყავს, ამიტომ ური უფრო დიდი აჩქარებით იმოძრავებს, ვიდრე მარცხენაში.
ხომ არ აღნიშნავს ნიუტონის მეორე კანონი ”აჩქარება, რომელსაც სხეული იძენს, ძალის მოქმედებით, პირდაპირპროპორციულია ძალის უკუპროპორციული მისი მასისა”. იხილეთ სურათი 6.
სავარჯიშო 1 რა აჩქარებას იძენს მე -7 ფიგურაში მოცემული ლურჯი მანქანა, როდესაც იგი გაიყვანს 2000 N ძალას? მანქანის მასა 1.000 კგ.
გამოსავალი:
ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენებით, აჩქარება არის კოეფიციენტი გამოყენებულ ძალასა და მანქანის მასას შორის
ამრიგად, მანქანას ექნება აჩქარება 2 მ / წმ 2. ყოველ წამზე, რაც გადის, მისი სიჩქარე გაიზრდება 2 მ / წმ-ით.
ობიექტის წონა
სხეულის წონა არის ძალა, რომლითაც დედამიწა მას მისკენ უბიძგებს. თუ ობიექტი თავისუფლად ვარდება, ის იძენს დაჩქარებას დაახლოებით 9,81 მ / წმ 2, რომელიც ცნობილია როგორც "სიმძიმის აჩქარება (გ)".
წონა არის ძალა, რომელიც ყოველთვის მიმართულია მიწისკენ. ნიუტონის მეორე კანონით მას იძლევა: წონა = მგ
პლანეტაზე ნებისმიერ ადგილას სხეულის მასა იგივეა, ის არ იცვლება, თუმცა სიმძიმის აჩქარება დედამიწაზე ერთი წერტილიდან მეორეზე იცვლება, შესაბამისად, წონაც იცვლება. ეს იმიტომ ხდება, რომ დედამიწა იქცევა ისე, თითქოს მთელი მისი მიზიდულობის ძალა დაგროვილი იყოს მის ცენტრში, რაც უფრო ახლოს მდებარეობს მის ცენტრში, მით მეტია მიზიდულობის ძალა, მით მეტია წონა. იხილეთ სურათი 8.
სავარჯიშო 2 რა არის ქალის მასა 600 N წონაში?
გამოსავალი
სხეულის წონის დასადგენად გამოიყენება ნიუტონის მეორე კანონი, როგორც ეს ნაჩვენებია მე -9 ნახაზზე.
სავარჯიშო 3 განსაზღვრეთ ადამიანის წონა, რომლის მასა 70 კილოგრამია, როდესაც ის მდებარეობს შემდეგ ადგილას:
ა) ზღვა. ზღვის დონეზე სიმძიმის აჩქარება არის g = 9,81 მ / წმ 2
ბ) ჩრდილოეთ პოლუსზე, სადაც მიზიდულობა არის g = 9,83 მ / წმ 2
გ) ეკვატორზე, g = 9,78 მ / წმ 2-ით
გამოსავალი
დიაგრამა 10 გვიჩვენებს ადამიანის წონის გაანგარიშებას ზღვის დონეზე, ჩრდილოეთ პოლუსზე და ეკვატორზე. მას შემდეგ, რაც გრავიტაცია განსხვავებულია, წონა განსხვავებულია, მაგრამ მასა მუდმივი რჩება.
ნიუტონის მესამე კანონი "მოქმედების პრინციპი და რეაგირება"
ნიუტონის მესამე კანონში ნათქვამია "როდესაც სხეული ახდენს ძალას (მოქმედებას) სხვა სხეულზე, ის რეაგირებს პირველი სხეულის მიმართ თანაბარი და საპირისპირო ძალებით". [5]
ფიგურა 11-ში შეიძლება შეინიშნოს ეს პრინციპი: როდესაც ადამიანი ნავში A უბიძგებს ნავს B. ნიჩბით B ნავი გადადის მარჯვნივ, ხოლო A ნავი მარცხნივ გადაადგილდება B ნავის B რეაქციის ძალით
სავარჯიშო 4 განსაზღვრეთ ის ძალა, რომლითაც მაგიდა უბიძგებს წიგნს.
გამოსავალი:
მოქმედების და რეაქციის კანონის თანახმად (ნიუტონის მესამე კანონი), წიგნის მაგიდაზე გატარებული ძალა იგივეა, რაც მაგიდაზე წიგნის მიმართ მოქმედი ძალა, მხოლოდ ის არის საპირისპირო მიმართულებით. მას შემდეგ, რაც ძალების სიდიდე იგივე სიდიდისაა, მაგრამ საპირისპირო მიმართულებით, ძალების ჯამი ნულოვანია და წიგნი დანარჩენი რჩება (ნიუტონის პირველი კანონი). იხილეთ სურათი 13.
დასკვნები:
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.