Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Ο Πρώτος Νόμος του Νεύτωνα: Ανισορροπημένες Δυνάμεις και Κίνηση
- Ο Δεύτερος Νόμος του Νεύτωνα: Τι είναι η Δύναμη;
Ο Isaac Newton έδωσε την καλύτερη περιγραφή των δεσμών μεταξύ δύναμης και κίνησης στους τρεις διάσημους νόμους του και η εκμάθηση γι 'αυτούς είναι ένα κρίσιμο κομμάτι της φυσικής μάθησης. Σας λένε τι συμβαίνει όταν μια δύναμη εφαρμόζεται σε μια μάζα, και επίσης καθορίζουν την έννοια κλειδί της δύναμης. Εάν θέλετε να κατανοήσετε τη σχέση μεταξύ δύναμης και κίνησης, οι δύο πρώτοι νόμοι του Νεύτωνα είναι οι σημαντικότεροι που πρέπει να λάβετε υπόψη και είναι εύκολο να τα αντιμετωπίσετε. Εξηγούν ότι οποιαδήποτε αλλαγή από τη μετακίνηση σε μη κίνηση ή αντίστροφα απαιτεί μια μη ισορροπημένη δύναμη και ότι η ποσότητα κίνησης είναι ανάλογη προς το μέγεθος της δύναμης και αντιστρόφως ανάλογη προς τη μάζα του αντικειμένου.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Εάν δεν υπάρχει δύναμη, ή αν οι μοναδικές δυνάμεις είναι τέλεια ισορροπημένες, ένα αντικείμενο είτε θα παραμείνει ακίνητο είτε θα συνεχίσει να κινείται με ακριβώς την ίδια ταχύτητα. Μόνο μη ισορροπημένες δυνάμεις προκαλούν αλλαγές στην ταχύτητα ενός αντικειμένου, συμπεριλαμβανομένης της αλλαγής της ταχύτητάς του από το μηδέν (δηλαδή, σε στάση) σε περισσότερο από το μηδέν (κίνηση).
Ο Πρώτος Νόμος του Νεύτωνα: Ανισορροπημένες Δυνάμεις και Κίνηση
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα λέει ότι ένα αντικείμενο είτε θα παραμείνει σε ηρεμία (όχι σε κίνηση) είτε σε κίνηση με ακριβώς την ίδια ταχύτητα και στην ίδια ακριβώς κατεύθυνση, εκτός αν ενεργεί με μια "ασυμμετρική" δύναμη. Με απλούστερους όρους, λέει ότι κάτι κινείται μόνο αν κάτι το ωθήσει και ότι τα πράγματα σταματούν, αλλάζουν κατεύθυνση ή αρχίζουν να κινούνται γρηγορότερα αν κάτι το ωθήσει.
Η κατανόηση της έννοιας της "ανισόρροπης δύναμης" αποσαφηνίζει αυτόν τον νόμο. Εάν δύο δυνάμεις ενεργούν σε ένα αντικείμενο, ένα που τον ωθεί προς τα αριστερά και το άλλο πιέζει προς τα δεξιά, θα κινηθεί μόνο εάν μία από τις δυνάμεις είναι μεγαλύτερη από την άλλη. Εάν έχουν ακριβώς την ίδια δύναμη, το αντικείμενο θα μείνει ακριβώς εκεί που είναι.
Ένας τρόπος να φανταστεί κανείς αυτό είναι να σκεφτεί ένα σύνολο ζυγών, με βάρη και στις δύο πλευρές του. Τα βάρη τραβιούνται από τη βαρύτητα και το μόνο που επηρεάζει τη βαρύτητα που τους τραβάει είναι πόση μάζα υπάρχει. Αν έχετε την ίδια ποσότητα μάζας και στις δύο πλευρές, η κλίμακα παραμένει σταθερή. Η κλίμακα κινείται μόνο αν κυριολεκτικά την καταστήσετε μη ισορροπημένη από την άποψη της μάζας. Η διαφορά στις μάζες σημαίνει ότι οι δυνάμεις που δρουν και στις δύο πλευρές της κλίμακας είναι ασύμμετρες και έτσι η κλίμακα κινείται.
Η φαντασία της σταθερής κίνησης με την ίδια ταχύτητα είναι πιο δύσκολη, επειδή δεν συναντάμε κάτι τέτοιο στην καθημερινή ζωή. Σκεφτείτε τι θα συνέβαινε αν είχατε ένα αυτοκίνητο παιχνιδιού που καθόταν πάνω σε μια τελείως ομαλή (χωρίς τριβή) επιφάνεια και δεν υπήρχε αέρας στο δωμάτιο. Το αυτοκίνητο θα παραμείνει ακίνητο αν δεν ωθηθεί, όπως περιγράφεται παραπάνω. Αλλά τι συμβαίνει μετά την ώθηση; Δεν υπάρχει τριβή με την επιφάνεια για να επιβραδυνθεί και δεν υπάρχει αέρας για να επιβραδυνθεί. Η επιφάνεια εξισορροπεί τη δύναμη της βαρύτητας (από κάτι που ονομάζεται «κανονική αντίδραση», που σχετίζεται με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα) και δεν υπάρχουν δυνάμεις που να ενεργούν από αυτήν αριστερά ή δεξιά. Σε αυτή την περίπτωση, το αυτοκίνητο θα συνεχίσει να ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα κατά μήκος της επιφάνειας. Εάν η επιφάνεια ήταν απείρως μεγάλη, το αυτοκίνητο θα συνεχίσει να κινείται με την ταχύτητα αυτή για πάντα.
Ο Δεύτερος Νόμος του Νεύτωνα: Τι είναι η Δύναμη;
Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα ορίζει την έννοια της βίας. Δηλώνει ότι η δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο είναι ίση με τη μάζα του πολλαπλασιασμένη με την επιτάχυνση που προκαλεί η δύναμη. Στα σύμβολα, αυτό είναι:
F = ma
Η μονάδα δύναμης είναι ο Νεύτωνας - για να αναγνωρίσει το πρόσωπο που το όρισε - ο οποίος είναι ένας συντομογραφικός τρόπος να λέει χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο (kg m / s2). Εάν έχετε μάζα 1 kg και θέλετε να επιταχύνετε κατά 1 m / s κάθε δευτερόλεπτο, πρέπει να εφαρμόσετε δύναμη 1 N.
Η σύνταξη του νόμου του Νεύτωνα με τον ακόλουθο τρόπο βοηθά να διευκρινιστεί η σχέση μεταξύ δύναμης και κίνησης:
a = F ÷ m
Η επιτάχυνση, στα αριστερά, μας λέει πόσο κινείται κάτι. Η δεξιά πλευρά δείχνει ότι μια μεγαλύτερη δύναμη οδηγεί σε περισσότερη κίνηση, εάν η μάζα του αντικειμένου είναι ίδια. Εάν εφαρμοστεί μια συγκεκριμένη δύναμη, αυτή η εξίσωση δείχνει επίσης ότι η επιτάχυνση εξαρτάται από τη μάζα που προσπαθείτε να μετακινήσετε. Ένα μεγαλύτερο, βαρύτερο αντικείμενο κινείται λιγότερο από ένα μικρότερο, ελαφρύτερο αντικείμενο που υποβλήθηκε σε ώθηση ίδιου μεγέθους. Εάν κλωτσήσετε μια μπάλα ποδοσφαίρου, θα κινηθεί πολύ περισσότερο από ό, τι αν κλωτσήσετε μια μπάλα μπόουλινγκ με την ίδια δύναμη.