กฎของนิวตัน "เข้าใจง่าย"
สำหรับการศึกษาการเคลื่อนไหวจะใช้เป็นพื้นฐาน กฎของนิวตัน. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนไหวและกองกำลัง
ในกฎเหล่านี้มีการอธิบายปรากฏการณ์ของธรรมชาติที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ การสังเกตธรรมชาติหลักการของความเฉื่อยได้มาถึงเมื่อสังเกตว่าร่างกายที่เคลื่อนไหวอยู่จะคงไว้ด้วยตัวเองโดยไม่ต้องมีใครผลักดัน
ความเฉื่อยของร่างกายสามารถเอาชนะได้โดยการออกแรงกับมันร่างกายจะเร่งความเร็ว กฎข้อที่สองกำหนดความสัมพันธ์เพื่อกำหนดความเร่งที่ร่างกายประสบภายใต้การกระทำของแรง
เป็น กฎสามข้อของนิวตันซึ่งเป็นฐานของกลศาสตร์ถูกเปิดเผยโดยวิธีง่ายๆหลักการเหล่านี้: ความเฉื่อยของมวลและหลักการของการกระทำและปฏิกิริยา พร้อมแบบฝึกหัดที่เข้าใจง่าย
แนวคิดพื้นฐาน "เพื่อเข้าใจกฎของนิวตัน"
มวล:
มวลของร่างกายคือปริมาณของสสารที่ประกอบขึ้น มีหน่วยวัดเป็นกิโลกรัม (กก.) หรือปอนด์ (ปอนด์) [1]
การเคลื่อนไหว:
การเปลี่ยนตำแหน่งของร่างกายเกี่ยวกับระบบอ้างอิง [สอง]
การเคลื่อนไหวของเส้นสม่ำเสมอ:
มันคือการเคลื่อนที่ของร่างกายด้วยความเร็วคงที่ (ขนาดและทิศทาง) โดยมีเส้นทางตรง [3]. ดูรูปที่ 1
การเร่งความเร็ว:
เปลี่ยนความเร็วของวัตถุต่อหนึ่งหน่วยเวลา
ความแข็งแรง:
การกระทำที่กระทำโดยร่างกายส่วนอื่นทำให้เกิดการเคลื่อนไหวหรือการเสียรูป
กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน "หลักการของความเฉื่อย"
ความเฉื่อยเป็นคุณสมบัติของสสารโดยที่หากร่างกายเคลื่อนไหวร่างกายมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไหวต่อไปหากอยู่ในช่วงพักก็มีแนวโน้มที่จะอยู่นิ่ง ดูรูปที่ 2 มวลของร่างกายยิ่งมากความเฉื่อยก็จะยิ่งมากขึ้น
หลักการของความเฉื่อยซึ่งตั้งขึ้นโดยไอแซกนิวตันตั้งสมมติฐานไว้ว่า "หากไม่มีแรงกระทำต่อร่างกายหรือหลายแรงที่ยกเลิกการกระทำซึ่งกันและกันแสดงว่าร่างกายอยู่นิ่งหรือเคลื่อนไหวเป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ" [4]. ดูรูปที่ 3
ความรู้สึกไม่พึงประสงค์ในกระเพาะอาหารที่รู้สึกได้เมื่อลิฟต์เริ่มกะทันหันเกิดจากความเฉื่อยต่อความต้านทานของร่างกายที่จะเคลื่อนไหว นอกจากนี้ยังสังเกตเห็นความเฉื่อยเมื่อคนขับรถเร่งความเร็วและผู้โดยสารของรถเอนไปข้างหลังหากคนขับเบรกกะทันหันผู้โดยสารเอนไปข้างหน้าและมีแนวโน้มที่จะดำเนินการต่อไปตามการเคลื่อนไหวที่พวกเขามี
กฎข้อที่สองของนิวตัน "หลักการของมวล"
เพื่อเอาชนะความเฉื่อยของร่างกายสามารถใช้แรงได้ กฎข้อที่สองของนิวตันกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างแรงที่กระทำมวลของวัตถุและความเร่งที่ได้มา
ในรูปที่ 4 คุณมีม้าสองตัวที่ออกแรงเท่ากันบนเกวียน แต่ในรถเข็นทางด้านขวามีมวลมากกว่าดังนั้นรถเข็นจะเคลื่อนที่ช้าลงโดยมีอัตราเร่งน้อยลง
ในรูปที่ 5 มีรถลากสองคันที่มีมวลเท่ากัน แรงที่มากขึ้นจะกระทำกับรถเข็นทางด้านขวาเนื่องจากมีม้าสองตัวดังนั้นรถเข็นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งมากกว่าทางซ้าย
กฎข้อที่สองของนิวตันระบุไว้หรือไม่ "ความเร่งที่ร่างกายได้รับภายใต้การกระทำของแรงนั้นแปรผันตรงกับแรงในสัดส่วนผกผันกับมวลของมัน". ดูรูปที่ 6
แบบฝึกหัด 1 รถสีน้ำเงินในรูปที่ 7 ได้รับความเร่งเท่าใดเมื่อถูกดึงด้วยแรง 2000 N? รถมีมวล 1.000 กก.
วิธีการแก้ปัญหา:
การใช้กฎข้อที่สองของนิวตันความเร่งคือผลหารระหว่างแรงที่กระทำกับมวลของรถยนต์
ดังนั้นรถจะมีอัตราเร่ง 2 m / s2 ทุกวินาทีที่ผ่านไปความเร็วจะเพิ่มขึ้น 2m / s
น้ำหนักของวัตถุ
น้ำหนักของร่างกายคือแรงที่โลกดึงมันเข้าหามัน หากวัตถุถูกทิ้งอย่างอิสระวัตถุนั้นจะได้รับความเร่งประมาณ 9,81 m / s2 หรือที่เรียกว่า "ความเร่งของแรงโน้มถ่วง (g)"
น้ำหนักคือแรงที่พุ่งเข้าหาพื้นเสมอ กฎข้อที่สองของนิวตันกำหนดโดย: น้ำหนัก = มก
ทุกที่บนโลกมวลของร่างกายเท่ากันไม่แตกต่างกันอย่างไรก็ตามความเร่งของแรงโน้มถ่วงแตกต่างกันไปในแต่ละจุดบนโลกดังนั้นน้ำหนักจึงแตกต่างกันไปด้วย เนื่องจากโลกมีพฤติกรรมราวกับว่าพลังแห่งแรงดึงดูดทั้งหมดถูกสะสมไว้ที่ศูนย์กลางยิ่งอยู่ใกล้ศูนย์กลางมากเท่าไหร่แรงดึงดูดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดูรูปที่ 8
แบบฝึกหัดที่ 2 มวลของผู้หญิงที่มีน้ำหนัก 600 N คือเท่าไหร่?
ทางออก
กฎข้อที่สองของนิวตันถูกนำไปใช้เพื่อกำหนดน้ำหนักของร่างกายดังแสดงในรูปที่ 9
แบบฝึกหัด 3 กำหนดน้ำหนักของผู้ชายที่มีมวล 70 กิโลกรัมเมื่อเขาอยู่ที่:
ก) ทะเล ที่ระดับน้ำทะเลความเร่งของแรงโน้มถ่วงคือ g = 9,81 m / s2
b) ที่ขั้วเหนือซึ่งมีแรงโน้มถ่วง g = 9,83 m / s2
c) ที่เส้นศูนย์สูตรโดย g = 9,78 m / s2
ทางออก
รูปที่ 10 แสดงการคำนวณน้ำหนักของมนุษย์ที่ระดับน้ำทะเลที่ขั้วโลกเหนือและที่เส้นศูนย์สูตร เนื่องจากแรงโน้มถ่วงต่างกันน้ำหนักจึงต่างกัน แต่มวลยังคงที่
กฎข้อที่สามของนิวตัน "หลักการกระทำและปฏิกิริยา"
กฎข้อที่สามของนิวตันระบุว่า "เมื่อใดก็ตามที่ร่างกายออกแรง (การกระทำ) กับร่างกายอื่นมันจะตอบสนองด้วยแรงที่เท่ากันและตรงข้ามกับร่างกายแรก". [5]
ในรูปที่ 11 หลักการนี้สามารถสังเกตได้: เมื่อคนบนเรือ A ผลักเรือ B. ด้วยพายเรือ B จะเคลื่อนที่ไปทางขวาในขณะที่เรือ A เคลื่อนที่ไปทางซ้ายโดยแรงปฏิกิริยาของเรือ B บนเรือ A
แบบฝึกหัดที่ 4 กำหนดแรงที่โต๊ะดันหนังสือ
วิธีการแก้ปัญหา:
ตามกฎของการกระทำและปฏิกิริยา (กฎข้อที่สามของนิวตัน) แรงที่หนังสือวางอยู่บนโต๊ะจะเหมือนกับแรงที่กระทำโดยโต๊ะบนหนังสือเพียง แต่มันอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม เนื่องจากขนาดของกองกำลังมีขนาดเท่ากัน แต่ในทิศทางตรงกันข้ามผลรวมของกองกำลังจึงเป็นศูนย์และหนังสือจะไม่อยู่นิ่ง (กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน) ดูรูปที่ 13
สรุป:
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.