Prawa Newtona „łatwe do zrozumienia”
Do nauki ruchu służą jako podstawa Prawa Newtona. W nim ustalane są relacje między ruchami i siłami.
W tych prawach wyjaśniane są zjawiska przyrody w odniesieniu do ruchu. Obserwując naturę, osiągnięto zasadę bezwładności, obserwując, że ciała w ruchu utrzymują ją samodzielnie, nie będąc przez nikogo popychane.
Bezwładność ciała można pokonać, wywierając na nie siłę, przy czym ciało wykazuje przyspieszenie. Drugie prawo ustanawia zależność określającą przyspieszenie, którego ciało doświadcza pod działaniem siły.
Będąc Trzy prawa Newtona, podstawy mechaniki, ujawniają w prosty sposób następujące zasady: bezwładności, masy oraz zasady działania i reakcji, z łatwymi do zrozumienia ćwiczeniami.
PODSTAWOWE POJĘCIA „aby zrozumieć prawa Newtona”
Masa:
Masa ciała to ilość materii, z której się składa. Jest mierzona w kilogramach (kg) lub funtach (lb). [1]
Ruch:
Zmiana położenia ciała w stosunku do układu odniesienia. [dwa]
Jednolity ruch linii:
Jest to ruch ciała ze stałą prędkością (wielkość i kierunek) po prostej ścieżce. [3]. Zobacz rysunek 1.
Przyśpieszenie:
Zmiana prędkości obiektu na jednostkę czasu.
Siła:
Działanie wywierane przez jedno ciało na drugie, powodujące ruch lub deformację.
Pierwsze prawo Newtona "Zasada bezwładności"
Bezwładność jest właściwością materii, dzięki której ciało w ruchu ma tendencję do poruszania się, a gdy jest w spoczynku, ma tendencję do pozostawania w spoczynku. Patrz rysunek 2. Im większa masa ciała, tym większa jego bezwładność.
Postuluje to zasada bezwładności, ustanowiona przez Izaaka Newtona "Jeśli żadna siła nie działa na ciało lub kilka sił, które znoszą się nawzajem, ciało jest w spoczynku lub w jednostajnym ruchu prostoliniowym". [4]. Zobacz rysunek 3.
Nieprzyjemne uczucie w żołądku, które odczuwa się, gdy winda rusza gwałtownie, jest spowodowane bezwładnością, oporem ciała przy poruszaniu się. Bezwładność obserwuje się również, gdy kierowca pojazdu przyspiesza, a pasażerowie pojazdu odchylają się do tyłu, jeśli kierowca nagle zahamuje, pasażerowie pochylają się do przodu, kontynuując ruch, który mieli.
Drugie prawo Newtona „Zasada masy”
Aby przezwyciężyć bezwładność ciała, można przyłożyć siłę. Drugie prawo Newtona ustanawia związek między przyłożoną siłą, masą obiektu i uzyskanym przyspieszeniem.
Na rysunku 4 masz dwa konie, które wywierają tę samą siłę na wozie, ale w wozie po prawej jest więcej masy, więc wózek będzie się poruszał wolniej, z mniejszym przyspieszeniem.
Na rysunku 5 są dwa wózki o tej samej masie. Większa siła jest wywierana na wózek po prawej stronie, ponieważ ma dwa konie, więc wózek będzie poruszał się z większym przyspieszeniem niż ten po lewej.
Czy drugie prawo Newtona to stwierdza? „Przyspieszenie, jakie osiąga ciało pod działaniem siły, jest wprost proporcjonalne do siły, odwrotnie proporcjonalne do jego masy”. Zobacz rysunek 6.
Ćwiczenie 1 Jakie przyspieszenie osiąga niebieski samochód na rysunku 7, gdy jest ciągnięty z siłą 2000 N? Samochód ma masę 1.000 kg.
rozwiązanie:
Stosując drugą zasadę Newtona, przyspieszenie jest ilorazem przyłożonej siły i masy samochodu
W ten sposób samochód będzie miał przyspieszenie 2 m / s2. Z każdą mijającą sekundą jego prędkość będzie wzrastać o 2 m / s.
Waga przedmiotu
Ciężar ciała to siła, z jaką ziemia przyciąga je do siebie. Jeśli obiekt jest swobodnie upuszczany, uzyskuje przyspieszenie około 9,81 m / s2, znane jako „przyspieszenie ziemskie (g)”.
Ciężar to siła, która jest zawsze skierowana na ziemię. Zgodnie z drugim prawem Newtona jest to: Waga = mg
Gdziekolwiek na planecie masa ciała jest taka sama, nie zmienia się, jednak przyspieszenie grawitacyjne zmienia się z jednego punktu do drugiego na Ziemi, dlatego też zmienia się również waga. Dzieje się tak, ponieważ Ziemia zachowuje się tak, jakby cała jej siła przyciągania zgromadziła się w jej centrum, im bliżej centrum się znajduje, tym większa siła przyciągania, tym większy ciężar. Patrz rysunek 8.
Ćwiczenie 2 Ile wynosi masa kobiety o masie 600 N?
Rozwiązanie
Aby określić wagę ciała, stosuje się drugie prawo Newtona, jak pokazano na rysunku 9.
Ćwiczenie 3 Wyznacz wagę mężczyzny o masie 70 kilogramów, gdy znajduje się on:
a) Morze. Na poziomie morza przyspieszenie ziemskie wynosi g = 9,81 m / s2
b) Na biegunie północnym, gdzie grawitacja wynosi g = 9,83 m / s2
c) Na równiku, przy g = 9,78 m / s2
Rozwiązanie
Rysunek 10 przedstawia obliczenie wagi człowieka na poziomie morza, na biegunie północnym i na równiku. Ponieważ grawitacja jest inna, wagi są różne, ale masa pozostaje stała.
Trzecie prawo Newtona „Zasada działania i reakcji”
Mówi o tym trzecie prawo Newtona „Kiedykolwiek ciało wywiera siłę (działanie) na inne ciało, reaguje z równą i przeciwną siłą przyłożoną do pierwszego ciała”. [5].
Na rysunku 11 można zaobserwować tę zasadę: kiedy osoba na łodzi A popycha łódź B. Wiosłem łódź B porusza się w prawo, a łódź A w lewo pod wpływem siły reakcji łodzi B na łódź A.
Ćwiczenie 4 Określ siłę, z jaką stół popycha książkę.
rozwiązanie:
Zgodnie z prawem akcji i reakcji (trzecie prawo Newtona) siła wywierana przez książkę na stół jest taka sama, jak siła wywierana przez stół na książkę, tylko że działa ona w przeciwnym kierunku. Ponieważ wielkości sił są tej samej wielkości, ale w przeciwnym kierunku, suma sił wynosi zero, a książka pozostaje w spoczynku (pierwsze prawo Newtona). Patrz rysunek 13.
WNIOSKI:
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.