De wetten van Newton "gemakkelijk te begrijpen"
Voor de studie van beweging worden als basis gebruikt Newton's wetten. Het legt de relaties tussen bewegingen en krachten vast.
In deze wetten worden de verschijnselen van de natuur met betrekking tot beweging uitgelegd. Bij het observeren van de natuur werd het traagheidsprincipe bereikt door te observeren dat lichamen die in beweging zijn het zelf in stand houden zonder door iemand geduwd te worden.
De traagheid van een lichaam kan worden overwonnen door er een kracht op uit te oefenen, waarbij het lichaam een versnelling vertoont. De tweede wet legt de relatie vast om de versnelling te bepalen die een lichaam ervaart onder invloed van een kracht.
Omdat het de De drie wetten van Newton, de grondslagen van de mechanica, leggen op een eenvoudige manier deze principes bloot: van traagheid, van massa en het principe van actie en reactie, met gemakkelijk te begrijpen oefeningen.
BASISBEGRIPPEN "om de wetten van Newton te begrijpen"
Massa:
De massa van een lichaam is de hoeveelheid materie waaruit het bestaat. Het wordt gemeten in kilogram (kg) of pond (lb). [1]
movimiento:
Verandering van positie van een lichaam ten opzichte van een referentiesysteem. [twee]
Uniforme lijnbeweging:
Het is die beweging van een lichaam met constante snelheid (grootte en richting), met een recht pad. [3]. Zie figuur 1.
Versnelling:
Verandering in de snelheid van een object per tijdseenheid.
Kracht:
Actie die door het ene lichaam op het andere wordt uitgeoefend, waardoor beweging of vervorming ontstaat.
Newton's eerste wet "Principe van traagheid"
Traagheid is de eigenschap van materie, waardoor het, als het in beweging is, de neiging heeft om in beweging te blijven, en als het in rust is, heeft het de neiging om in rust te blijven. Zie figuur 2. Hoe groter de massa van een lichaam, hoe groter zijn traagheid.
Het traagheidsprincipe, opgesteld door Isaac Newton, stelt dat "als er geen kracht op een lichaam inwerkt, of meerdere krachten die elkaar opheffen, werken, dan is het lichaam in rust of in een uniforme rechtlijnige beweging'. [4]. Zie figuur 3.
Het onaangename gevoel in de maag dat wordt gevoeld wanneer een lift abrupt start, is te wijten aan traagheid, aan de weerstand van het lichaam om te bewegen. Traagheid wordt ook waargenomen wanneer de bestuurder van een voertuig accelereert en de passagiers van het voertuig achterover leunen, als de bestuurder plotseling remt, leunen de passagiers naar voren, neigend om door te gaan met de beweging die ze hadden.
Newton's tweede wet "Principe van massa"
Om de traagheid van een lichaam te overwinnen, kan een kracht worden uitgeoefend. De tweede wet van Newton stelt de relatie vast tussen de uitgeoefende kracht, de massa van het object en de versnelling die het verkrijgt.
In figuur 4 heb je twee paarden die dezelfde kracht uitoefenen op een kar, maar in de kar aan de rechterkant zit meer massa, waardoor de kar langzamer gaat rijden, met minder acceleratie.
In figuur 5 zijn er twee karren met dezelfde massa. Er wordt meer kracht uitgeoefend op de kar aan de rechterkant omdat deze twee paarden heeft, dus de kar zal met grotere versnelling bewegen dan die aan de linkerkant.
Staat dat in de tweede wet van Newton? "De versnelling die een lichaam verkrijgt, onder invloed van een kracht, is recht evenredig met de kracht en omgekeerd evenredig met zijn massa". Zie figuur 6.
Opgave 1 Welke versnelling krijgt de blauwe auto in figuur 7 als er met een kracht van 2000 N aan wordt getrokken? De auto heeft een massa van 1.000 kg.
Oplossing:
Als we de tweede wet van Newton toepassen, is de versnelling het quotiënt tussen de uitgeoefende kracht en de massa van de auto
De auto heeft dus een acceleratie van 2 m / s2. Voor elke seconde die verstrijkt, neemt de snelheid toe met 2 m / s.
Gewicht van een object
Het gewicht van een lichaam is de kracht waarmee de aarde het naar zich toe trekt. Als een voorwerp vrij valt, verkrijgt het een versnelling van ongeveer 9,81 m / s2, de zogenaamde "zwaartekrachtversnelling (g)".
Gewicht is een kracht die altijd naar de grond is gericht. Volgens de tweede wet van Newton wordt deze gegeven door: Gewicht = mg
Op elke plaats op de planeet is de massa van een lichaam hetzelfde, het varieert niet, maar de versnelling van de zwaartekracht varieert van het ene punt naar het andere op aarde, daarom varieert het gewicht ook. Dit komt omdat de aarde zich gedraagt alsof al haar aantrekkingskracht zich in het midden heeft verzameld, hoe dichter bij het centrum het zich bevindt, hoe groter de aantrekkingskracht, hoe groter het gewicht. Zie figuur 8.
Opgave 2 Wat is de massa van een vrouw met een gewicht van 600 N?
Oplossing
De tweede wet van Newton wordt toegepast om het gewicht van een lichaam te bepalen, zoals weergegeven in figuur 9.
Oefening 3 Bepaal het gewicht van een man met een massa van 70 kilogram, wanneer hij zich bevindt op:
a) De zee. Op zeeniveau is de versnelling van de zwaartekracht g = 9,81 m / s2
b) Op de noordpool, waar de zwaartekracht g = 9,83 m / s2 is
c) Op de evenaar, met g = 9,78 m / s2
Oplossing
Figuur 10 toont de berekening van het gewicht van de mens op zeeniveau, op de noordpool en op de evenaar. Omdat de zwaartekracht anders is, zijn de gewichten verschillend, maar de massa blijft constant.
Newton's derde wet "Principe van actie en reactie"
De derde wet van Newton stelt dat "Telkens wanneer een lichaam een kracht (actie) uitoefent op een ander lichaam, reageert het met een gelijke en tegengestelde kracht die wordt uitgeoefend op het eerste lichaam". [5e].
In figuur 11 is dit principe te zien: wanneer een persoon op boot A boot B duwt. Met de roeispaan beweegt boot B naar rechts, terwijl boot A naar links beweegt door de reactiekracht van boot B op boot A.
Oefening 4 Bepaal de kracht waarmee de tafel het boek duwt.
Oplossing:
Volgens de wet van actie en reactie (de derde wet van Newton) is de kracht die wordt uitgeoefend door het boek op de tafel dezelfde als de kracht die wordt uitgeoefend door de tafel op het boek, alleen in de tegenovergestelde richting. Omdat de grootte van de krachten van dezelfde grootte is, maar in de tegenovergestelde richting, is de som van de krachten nul en blijft het boek in rust (de eerste wet van Newton). Zie figuur 13.
CONCLUSIES:
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.