Ņūtona likumi "viegli saprotami"
Kustības izpētei tiek izmantoti kā pamats Ņūtona likumi. Tajā tiek izveidotas attiecības starp kustībām un spēkiem.
Šajos likumos ir izskaidrotas dabas parādības attiecībā uz kustību. Vērojot dabu, tika panākts inerces princips, novērojot, ka kustībā esošie ķermeņi to uztur paši, nevienam tos nespiežot.
Ķermeņa inerci var pārvarēt, izdarot uz to spēku, ķermenim uzrādot paātrinājumu. Otrais likums nosaka attiecības, lai noteiktu paātrinājumu, ko ķermenis piedzīvo spēka ietekmē.
Būt Trīs Ņūtona likumi, mehānikas pamati, vienkāršā veidā atklāj šos principus: inerci, masu un darbības un reakcijas principu, ar viegli saprotamiem vingrinājumiem.
PAMATKONCEPCIJAS "lai saprastu Ņūtona likumus"
Masa:
Ķermeņa masa ir vielas daudzums, kas to veido. To mēra kilogramos (kg) vai mārciņās (lb). [1]
Kustība:
Ķermeņa stāvokļa maiņa attiecībā pret atskaites sistēmu. [divi]
Vienveidīga līnijas kustība:
Tā ir ķermeņa kustība ar nemainīgu ātrumu (lielumu un virzienu), ar taisnu ceļu. [3]. Skatīt 1. attēlu.
Paātrinājums:
Objekta ātruma izmaiņas laika vienībā.
Stiprums:
Darbība, ko viens ķermenis izdara otram, radot kustību vai deformāciju.
Ņūtona pirmais likums "Inerces princips"
Inerce ir matērijas īpašība, ar kuru, ja ķermenis ir kustībā, tas mēdz turpināt kustību, ja tas ir miera stāvoklī, tas mēdz palikt miera stāvoklī. Skatīt 2. attēlu. Jo lielāka ir ķermeņa masa, jo lielāka ir tā inerce.
To postulē Īzaka Ņūtona noteiktais inerces princips "Ja ķermeni nedarbina spēks vai vairāki spēki, kas atceļ viens otru, ķermenis ir miera stāvoklī vai vienmērīgā taisnā kustībā". [4]. Skatīt 3. attēlu.
Nepatīkamās sajūtas kuņģī, kas izjūt, kad lifts sāk pēkšņi, ir saistīta ar inerci, ķermeņa pretestību kustībai. Inerce tiek novērota arī tad, kad transportlīdzekļa vadītājs paātrinās un transportlīdzekļa pasažieri noliecas uz aizmuguri, ja vadītājs pēkšņi bremzē, pasažieri noliecas uz priekšu, tiecoties turpināt savu kustību.
Ņūtona otrais likums "Mises princips"
Lai pārvarētu ķermeņa inerci, var pielietot spēku. Ņūtona otrais likums nosaka attiecības starp pielietoto spēku, objekta masu un tā iegūto paātrinājumu.
4. attēlā jums ir divi zirgi, kas pieliek vienādu spēku uz ratiem, bet labajā ratā ir lielāka masa, tāpēc ratiņi pārvietosies lēnāk, ar mazāku paātrinājumu.
5. attēlā ir divi ratiņi, kuru masa ir vienāda. Labākam ratam tiek pielikts lielāks spēks, jo tam ir divi zirgi, tāpēc ratiņi pārvietosies ar lielāku paātrinājumu nekā kreisais.
Vai Ņūtona otrais likums to apgalvo "Paātrinājums, ko ķermenis iegūst, iedarbojoties ar spēku, ir tieši proporcionāls spēkam, kas ir apgriezti proporcionāls tā masai". Skatīt 6. attēlu.
1. vingrinājums Kādu paātrinājumu iegūst zilā automašīna 7. attēlā, kad to velk ar 2000 N spēku? Automašīnas masa ir 1.000 kg.
Risinājums:
Piemērojot Ņūtona otro likumu, paātrinājums ir koeficients starp pielietoto spēku un automašīnas masu
Tādējādi automašīnas paātrinājums būs 2 m / s2. Par katru sekundi, kas paiet, tā ātrums palielināsies par 2m / s.
Objekta svars
Ķermeņa svars ir spēks, ar kuru zeme to velk uz sevi. Ja objekts tiek brīvi nomests, tas iegūst aptuveni 9,81 m / s2 paātrinājumu, kas pazīstams kā “gravitācijas paātrinājums (g)”.
Svars ir spēks, kas vienmēr ir vērsts uz zemi. Pēc Ņūtona otrā likuma to izsaka: Svars = mg
Jebkurā planētas ķermeņa masa ir vienāda, tā nemainās, tomēr gravitācijas paātrinājums dažādos zemes punktos mainās, tāpēc mainās arī svars. Tas notiek tāpēc, ka Zeme izturas tā, it kā visa tās pievilkšanās spēja būtu sakrājusies tās centrā, jo tuvāk centram tā atrodas, jo lielāks pievilkšanās spēks, jo lielāks svars. Skatīt 8. attēlu.
2. vingrinājums Kāda ir sievietes masa, kuras svars ir 600 N?
Šķīdums
Ķermeņa svara noteikšanai tiek piemērots Ņūtona otrais likums, kā parādīts 9. attēlā.
3. vingrinājums Nosakiet vīrieša svaru, kura masa ir 70 kilogrami, kad viņš atrodas:
a) Jūra. Jūras līmenī gravitācijas paātrinājums ir g = 9,81 m / s2
b) Ziemeļu polā, kur gravitācija ir g = 9,83 m / s2
c) Pie ekvatora ar g = 9,78 m / s2
Šķīdums
10. attēlā parādīts cilvēka svara aprēķins jūras līmenī, ziemeļu polā un ekvatorā. Tā kā gravitācija ir atšķirīga, svari ir atšķirīgi, bet masa paliek nemainīga.
Ņūtona trešais likums "Darbības un reakcijas princips"
Ņūtona trešais likums to nosaka "Kad ķermenis izdara spēku (darbību) uz citu ķermeni, tas reaģē ar vienādu un pretēju spēku, kas tiek piemērots pirmajam ķermenim". [5].
11. attēlā var ievērot šo principu: kad cilvēks laivā A spiež laivu B. Ar airu laiva B pārvietojas pa labi, savukārt laiva A pārvietojas pa kreisi ar laivas B reakcijas spēku uz laivu A.
4. vingrinājums Nosakiet spēku, ar kuru galds nospiež grāmatu.
Risinājums:
Saskaņā ar darbības un reakcijas likumu (Ņūtona trešais likums) spēks, ko grāmata izdara uz galda, ir tāds pats kā spēks, ko tabula iedarbina uz grāmatu, tikai tas ir pretējā virzienā. Tā kā spēku lielumi ir vienāda lieluma, bet pretējā virzienā, spēku summa ir nulle un grāmata paliek miera stāvoklī (pirmais Ņūtona likums). Skatīt 13. attēlu.
SECINĀJUMI:
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.