Newtons lagar "lätta att förstå"
För studier av rörelse används som bas Newtons lagar. Den etablerar förhållandena mellan rörelser och krafter.
I dessa lagar förklaras naturens fenomen med avseende på rörelse. Iakttagande av naturen uppnåddes tröghetsprincipen när man observerade att kroppar som är i rörelse upprätthåller den av sig själva utan att tryckas av någon.
Trögheten hos en kropp kan övervinnas genom att utöva en kraft på den, kroppen presenterar en acceleration. Den andra lagen fastställer förhållandet för att bestämma den acceleration som en kropp upplever under en styrka.
Att vara Newtons tre lagar, mekanikens grunder, exponeras på ett enkelt sätt för dessa principer: tröghet, massa och principen om handling och reaktion, med lättförståeliga övningar.
GRUNDLÄGGANDE BEGREPP "att förstå Newtons lagar"
Massa:
Massan av en kropp är den mängd materia som utgör den. Det mäts i kilogram (kg) eller pund (lb). [1]
Movement:
Ändring av en kropps position i förhållande till ett referenssystem. [två]
Jämn linje rörelse:
Det är den kroppens rörelse med konstant hastighet (storlek och riktning), med en rak väg. [3]. Se figur 1.
Acceleration:
Ändring av ett objekts hastighet per tidsenhet.
Styrka:
Åtgärder som utövas av en kropp mot en annan, vilket ger rörelse eller deformation.
Newtons första lag "Tröghetsprincipen"
Tröghet är materiens egendom, varigenom en kropp är i rörelse tenderar den att fortsätta röra sig, om den är i vila tenderar den att vila. Se figur 2. Ju större kroppsmassa desto större tröghet.
Tröghetsprincipen, fastställd av Isaac Newton, postulerar det "Om ingen kraft verkar på en kropp eller flera krafter som avbryter varandra, är kroppen i vila eller i enhetlig rätlinjig rörelse". [4]. Se figur 3.
Den obehagliga känslan i magen som känns när en hiss börjar plötsligt beror på tröghet, kroppens motstånd mot rörelse. Tröghet observeras också när föraren av ett fordon accelererar och passagerarna i fordonet lutar sig bakåt, om föraren plötsligt bromsar lutar passagerarna sig framåt och tenderar att fortsätta med den rörelse de hade.
Newtons andra lag "Massprincip"
För att övervinna kroppens tröghet kan en kraft appliceras. Newtons andra lag fastställer förhållandet mellan den applicerade kraften, objektets massa och den acceleration den förvärvar.
I figur 4 har du två hästar som utövar samma kraft på en vagn, men i vagnen till höger är det mer massa, så vagnen kommer att röra sig långsammare, med mindre acceleration.
I figur 5 finns det två vagnar som har samma massa. Större kraft utövas på vagnen till höger eftersom den har två hästar, så vagnen kommer att röra sig med större acceleration än den till vänster.
Anger Newtons andra lag det "Accelerationen som en kropp förvärvar, under påverkan av en kraft, är direkt proportionell mot kraften i omvänt proportionell till dess massa". Se figur 6.
Övning 1 Vilken acceleration får den blå bilen i figur 7 när den dras med en kraft på 2000 N? Bilen har en massa på 1.000 kg.
lösning:
Genom att tillämpa Newtons andra lag är accelerationen kvoten mellan den applicerade kraften och bilens massa
Således kommer bilen att ha en acceleration på 2 m / s2. För varje sekund som passerar kommer dess hastighet att öka med 2m / s.
Vikt av ett objekt
Kroppens vikt är den kraft med vilken jorden drar den mot sig. Om ett objekt tappas fritt förvärvar det en acceleration på cirka 9,81 m / s2, känd som "tyngdacceleration (g)".
Vikt är en kraft som alltid riktas mot marken. Enligt Newtons andra lag ges den av: Vikt = mg
Överallt på planeten är kroppens massa densamma, den varierar inte, men tyngdaccelerationen varierar från en punkt till en annan på jorden, därför varierar vikten också. Detta beror på att jorden beter sig som om hela dess attraktionskraft ackumulerades i dess centrum, ju närmare centrum den ligger, desto större attraktionskraft, desto större vikt. Se figur 8.
Övning 2 Vad är massan av en kvinna som väger 600 N?
Lösning
För att bestämma kroppens vikt tillämpas Newtons andra lag, som visas i figur 9.
Övning 3 Bestäm vikten av en man vars massa är 70 kg, när han befinner sig vid:
a) Havet. Vid havsnivå är tyngdaccelerationen g = 9,81 m / s2
b) Vid nordpolen, där tyngdkraften är g = 9,83 m / s2
c) Vid ekvatorn, med g = 9,78 m / s2
Lösning
Figur 10 visar beräkningen av människans vikt vid havsnivå, vid nordpolen och vid ekvatorn. Eftersom tyngdkraften är annorlunda är vikterna olika, men massan förblir konstant.
Newtons tredje lag "Princip för handling och reaktion"
Newtons tredje lag säger att "När en kropp utövar en kraft (handling) på en annan kropp, reagerar den med en lika och motsatt kraft som appliceras på den första kroppen". [5].
I figur 11 kan denna princip observeras: när en person på båt A skjuter båt B. Med åren rör sig båt B åt höger, medan båt A rör sig åt vänster av reaktionskraften för båt B på båt A.
Övning 4 Bestäm den kraft med vilken bordet skjuter boken.
lösning:
Enligt handlings- och reaktionslagen (Newtons tredje lag) är den kraft som utövas av boken på bordet densamma som den kraft som utövas av tabellen på boken, bara den är i motsatt riktning. Eftersom styrkornas storlek är av samma storlek, men i motsatt riktning, är summan av krafterna noll och boken förblir i vila (Newtons första lag). Se figur 13.
SLUTSATSER:
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.