Sheria za Newton. Sheria ya pili ya Newton. Sheria za Newton - uundaji

Utafiti wa matukio ya asili kwa msingi wa majaribio inawezekana tu ikiwa hatua zote zinazingatiwa: uchunguzi, hypothesis, majaribio, nadharia. Uchunguzi utawezesha kutambua na kulinganisha ukweli, hypothesis inafanya iwezekanavyo kuwapa ufafanuzi wa kina wa kisayansi ambao unahitaji uthibitisho wa majaribio. Kuchunguza harakati za miili kunasababisha hitimisho la kushangaza: mabadiliko katika kasi ya mwili inawezekana tu chini ya ushawishi wa mwili mwingine.

Kwa mfano, ikiwa unakimbia haraka, unahitaji tu kunyakua reli (kubadilisha mwelekeo) au kuzima (kwa kubadilisha kasi) ili kuepuka kupigana na ukuta wa kinyume.

Uchunguzi wa matukio kama hiyo ulisababisha kuundwa kwa sehemu ya fizikia ambayo inachunguza sababu za mabadiliko katika kasi ya miili au deformation yao.

Muhimu wa Nguvu

Jibu swali la sakramenti la kwa nini mwili wa mwili unasonga kwa namna moja au nyingine, au ni kupumzika, inaitwa mienendo.

Hebu fikiria hali ya kupumzika. Kuendelea na dhana ya uwiano wa mwendo, tunaweza kumalizia: hawezi kuwa miili isiyo immobile kabisa. Kitu chochote, ambacho hawezi kutengenezwa kwa heshima na mwili mmoja wa kumbukumbu, husababisha uhusiano na mwingine. Kwa mfano, kitabu kilichokaa kwenye meza kinawekwa sawa na meza, lakini ikiwa mtu anaangalia nafasi yake kuhusiana na mtu anayepita, basi tunafanya hitimisho la asili: kitabu kinaendelea.

Kwa hiyo, sheria za mwendo wa miili zinazingatiwa kwa muafaka wa inertial wa kumbukumbu. Ni nini?

Inertial ni sura ya kumbukumbu ambapo mwili hupumzika au hufanya mwendo sare na wa kawaida , kwa kuwa vitu vingine au vitu haviathiriwa na hilo.

Katika mfano hapo juu, sura ya kumbukumbu inayohusiana na meza inaweza kuitwa inertial. Mtu anayeenda sare na rectilinearly anaweza kutumika kama sura ya kumbukumbu kwa ISO. Ikiwa mwendo wake umeongezeka, basi haiwezekani kushirikiana na CO ya inertial.

Kwa kweli, mfumo kama huo unaweza kuunganishwa na miili iliyosimama kwenye uso wa Dunia. Hata hivyo, sayari yenyewe haiwezi kutumika kama sura ya kumbukumbu kwa ISO, kwani inazunguka sare karibu na mhimili wake. Miili juu ya uso ina kasi ya centripetal.

Inertia ni nini?

Uthabiti wa inertia ni moja kwa moja kuhusiana na ISO. Kumbuka nini kinatokea ikiwa gari la kusonga linaacha ghafla? Abiria wanahatarishwa kama wanaendelea harakati zao. Anaweza kusimamishwa na kiti cha mbele au kwa mikanda ya kiti. Eleza mchakato huu kwa inertia ya abiria. Je, hii ndivyo?

Inertia ni jambo ambalo linaonyesha kutunza kasi ya mara kwa mara ya mwili kwa kutokuwepo na ushawishi wa miili mingine juu yake. Abiria ni chini ya ushawishi wa mikanda au armchairs. Hali ya inertia haionyeshi hapa.

Maelezo yanapo katika mali ya mwili, na, kulingana na yeye, haiwezekani kubadili kasi ya kitu mara moja. Ni inertness. Kwa mfano, inertness ya zebaki katika thermometer inakuwezesha kupunguza safu kama sisi kuitingisha thermometer.

Kipimo cha inertia kinaitwa uzito wa mwili. Wakati wa kuingiliana, kasi inabadilika kwa kasi zaidi kwa miili yenye wingi mdogo. Mgongano wa gari na ukuta halisi kwa ajili ya mwisho hufanyika kivitendo bila uelewa. Gari mara nyingi hupata mabadiliko yasiyotarajiwa: mabadiliko ya kasi, kuna deformation muhimu. Inabadilika kuwa inertness ya ukuta halisi ni kubwa zaidi ya inertia ya gari.

Je, inawezekana kukutana na uzushi wa hali ya asili katika asili? Hali ambayo mwili hauwezi kuingiliana na miili mingine ni nafasi ya kina ambayo ndege inaendesha na injini zimezimwa. Lakini hata katika kesi hii wakati wa mvuto ni sasa.

Maadili ya msingi

Utafiti wa mienendo katika ngazi ya majaribio inasisitiza jaribio na vipimo vya kiasi cha kimwili. Kuvutia zaidi ni:

• Kuharakisha kama kipimo cha kasi ya mabadiliko katika kasi ya miili; Ufafanue kwa barua ya, kipimo katika m / s ² ;
• Misa kama kipimo cha inertia; Iliyotokana na barua m, kipimo cha kilo;
• Nguvu kama kipimo cha matendo ya miili; Kwa kawaida huashiria kwa barua F, kipimo cha H (mpya).

Uhusiano wa wingi huu umewekwa katika sheria tatu, inayotokana na fizikia mkuu wa Kiingereza. Sheria za Newton zimetengenezwa kueleza ugumu wa mwingiliano wa miili tofauti. Na pia taratibu zinazowadhibiti. Ni dhana za "kasi", "nguvu", "molekuli" sheria za Newton zinazohusiana na mahusiano ya hisabati. Hebu jaribu kuchunguza maana yake.

Kazi ya nguvu moja tu ni jambo la kipekee. Kwa mfano, satellite ya bandia inayozunguka katika mzunguko wa dunia ni chini ya ushawishi wa nguvu tu ya kivutio.

Sawa

Kazi ya majeshi kadhaa inaweza kubadilishwa na nguvu moja.

Jumla ya kijiometri ya vikosi vinavyofanya mwili huitwa matokeo.

Tunazungumzia jumla ya kijiometri, kwa sababu nguvu ni wingi wa vector ambayo inategemea sio tu kwenye hatua ya maombi, lakini pia kwa uongozi wa hatua.

Kwa mfano, ikiwa unahitaji hoja ya baraza la mawaziri kubwa, unaweza kuwakaribisha marafiki. Pamoja, matokeo yaliyotakiwa yanapatikana. Lakini unaweza kukaribisha mtu mmoja tu, mtu mwenye nguvu sana. Jitihada zake ni sawa na hatua ya marafiki wote. Nguvu inayotumiwa na shujaa inaweza kuitwa matokeo.

Sheria za Newton za mwendo zimeandaliwa kwa misingi ya dhana ya "matokeo".

Sheria ya inertia

Anza kujifunza sheria za Newton kutokana na jambo la kawaida. Sheria ya kwanza huitwa sheria ya inertia, kwa sababu inatia sababu za mwendo wa sare ya sare au hali ya miili.

Mwili unakwenda sawasawa na upungufu au unapumzika, ikiwa hakuna nguvu hufanya hivyo, au hatua hii inafadhiliwa.

Inaweza kuwa akisema kuwa matokeo ni sifuri katika kesi hii. Katika hali hii kuna, kwa mfano, gari inayohamia kwa kasi mara kwa mara kwenye sehemu moja kwa moja ya barabara. Kazi ya nguvu ya kivutio hulipwa na nguvu ya majibu ya msaada, na lengo la injini ni modulo sawa na nguvu ya kupinga mwendo.

Chandelier juu ya dari inaendelea, kwa sababu nguvu ya mvuto ni fidia kwa mvutano wa kufunga yake.

Malipo yanaweza tu kuwa majeshi ambayo yameunganishwa na mwili mmoja.

Sheria ya pili ya Newton

Tunakwenda zaidi. Sababu zinazosababisha mabadiliko katika kasi ya miili, inazingatia sheria ya pili ya Newton. Anasema nini?

Nguvu sawa juu ya mwili hufafanuliwa kama bidhaa ya molekuli wa mwili kwa kuongeza kasi inayopatikana chini ya hatua za nguvu.

Sheria ya Newton (formula: F = ma), kwa bahati mbaya, haina kuanzisha uhusiano kati ya dhana ya msingi ya kinematics na mienendo. Hawezi kuthibitisha nini sababu ya kuongeza kasi ya miili.

Tunajenga tofauti: kasi ya kupokea kwa mwili ni moja kwa moja sawa na nguvu ya matokeo na inversely sawia na wingi wa mwili.

Kwa hiyo, inaweza kuanzishwa kuwa mabadiliko ya kasi hutokea tu kuhusiana na nguvu inayotumika, na ukubwa wa mwili.

Sheria ya Newton, ambayo formula yake inaweza kuwa hii: = = F / m, inachukuliwa kuwa ya msingi katika fomu ya vector, kwani inafanya uwezekano wa kuunganisha kati ya sehemu za fizikia. Hapa, ni vector kasi ya mwili, F ni matokeo ya nguvu, na m ni wingi wa mwili.

Harakati ya kasi ya gari inawezekana kama nguvu ya traction ya injini inadhuru upinzani kwa harakati. Kwa ongezeko la traction, kuongeza kasi pia huongezeka. Malori hutolewa na injini za juu, kwa sababu molekuli yao ni kubwa zaidi kuliko wingi wa gari la abiria.

Magari yaliyoundwa kwa ajili ya jamii za kasi husaidiwa kwa njia ambayo huhifadhiwa na maelezo mazuri, na nguvu ya injini imeongezeka kwa mipaka iwezekanavyo. Moja ya sifa muhimu zaidi ya magari ya michezo ni wakati wa kuongeza kasi ya kilomita 100 / h. Kipindi kidogo cha wakati huu, bora tabia ya kasi ya gari.

Sheria ya mwingiliano

Sheria za Newton, kulingana na nguvu za asili, zinasema kuwa mwingiliano wowote unaambatana na kuonekana kwa vikosi viwili. Ikiwa mpira hutegemea kwenye thread, basi hujaribu athari yake. Thread pia imewekwa chini ya hatua ya mpira.

Inakamilisha sheria za uundaji wa Newton wa sheria ya tatu. Kwa kifupi, inaonekana kama hii: hatua ni sawa na kukabiliana. Hii inamaanisha nini?

Nguvu ambazo miili hufanya kwa kila mmoja ni sawa na ukubwa, kinyume na kuelekezwa kwenye mstari wa kuunganisha vituo vya miili. Inavutia kuwa hawawezi kulipwa fidia, kwa sababu wanafanya miili tofauti.

Matumizi ya sheria

Kazi maarufu ya "Farasi na gari" inaweza kusababisha mwisho wa wafu. Farasi, iliyounganishwa na gari, inachukua kutoka mahali pake. Kwa mujibu wa sheria ya tatu ya Newton, vitu hivi viwili vitendo kwa kila mmoja kwa nguvu sawa, lakini kwa mazoezi farasi inaweza kuendesha gari, ambayo haifai kwa msingi wa kawaida.

Suluhisho linaweza kupatikana ikiwa tunazingatia kuwa mfumo huu wa miili haufunguliwe. Barabara ina athari zake kwenye miili yote. Nguvu ya msuguano wa kupumzika, inafanya juu ya hofu za farasi, inadhuru msuguano unaoendelea wa magurudumu ya gari. Baada ya yote, muda wa mwendo huanza na jaribio la kuhamisha gari. Ikiwa hali inabadilika, farasi haitashiriki chini ya hali yoyote. Hofu zake zitatembea kando ya barabara, na hakutakuwa na harakati.

Wakati wa utoto, wakipandana kwenye sled, kila mtu anaweza kukabiliana na mfano huo. Ikiwa watoto wawili au watatu wakikaa juu ya sled, basi juhudi za moja haitoshi kuwahamasisha.

Kuanguka kwa miili juu ya uso wa dunia, iliyoelezewa na Aristotle ("Kila mwili anajua mahali pake") inaweza kukataliwa kwa misingi ya yaliyotajwa. Kitu kinaendelea chini chini ya hatua ya nguvu moja kama Dunia. Kulinganisha vigezo vyao (Masi ya Dunia ni kubwa sana kuliko mwili wa mwili), kwa mujibu wa sheria ya pili ya Newton, tunasema kwamba kasi ya kitu ni kama kasi ya Dunia. Sisi kuchunguza hasa mabadiliko katika kasi ya mwili, Dunia si makazi yao kutoka obiti.

Miaka ya kuomba

Mafizikia ya kisasa Sheria za Newton hazikanyi, lakini huweka tu mipaka ya uombaji wao. Mpaka mwanzo wa karne ya ishirini, wataalamu wa fizikia hawakuwa na shaka kwamba sheria hizi zinaelezea matukio yote ya asili.

1, 2, 3 Sheria ya Newton inaonyesha kikamilifu sababu za tabia ya miili ya macroscopic. Uhamisho wa vitu na kasi isiyo na maana huelezwa kabisa na matangazo haya.

Jaribio la kuelezea kwa msingi wao mwendo wa miili na velocity karibu na kasi ya mwanga ni adhabu ya kushindwa. Mabadiliko kamili katika nafasi ya nafasi na wakati kwa kasi hizi hairuhusu matumizi ya mienendo ya Newton. Kwa kuongeza, sheria zinabadili muonekano wao katika JI isiyo ya inertial. Kwa matumizi yao, dhana ya nguvu ya inertia imeletwa.

Eleza mwendo wa miili ya astronomical, sheria za eneo lao na mwingiliano inaweza kuwa sheria za Newton. Sheria ya udhalilishaji wa ulimwengu huletwa kwa kusudi hili. Haiwezekani kuona matokeo ya mvuto wa miili ndogo, kwa sababu nguvu ni ndogo.

Kivutio cha kirafiki

Hadithi inajulikana kulingana na ambayo Mheshimiwa Newton, aliyekuwa ameketi bustani na kuangalia uangukaji wa apples, alitembelea wazo la kipaumbele: kueleza harakati za vitu karibu na uso wa Dunia na mwendo wa miili ya cosmic kwa misingi ya mvuto wa pamoja. Hii si mbali sana na ukweli. Uchunguzi na hesabu sahihi hazihusishi tu kuanguka kwa apples, bali pia harakati za mwezi. Kawaida ya harakati hii husababisha hitimisho kuwa nguvu ya kivutio huongezeka kwa wingi wa miili ya kuingiliana na hupungua kwa umbali unaoongezeka kati yao.

Kwa kutegemea Sheria ya pili na ya tatu ya Newton, sheria ya uharibifu wa ulimwengu wote imeandaliwa kama ifuatavyo: miili yote katika ulimwengu huvutia kila mmoja na nguvu inayoongozwa kwenye mstari unaounganisha vituo vya miili sawa na wingi wa miili na inalinganisha na mraba wa umbali kati ya vituo vya miili.

Uthibitishaji wa hisabati: F = GMm / r ² , ambapo F ni nguvu ya kuvutia, M, m ni wingi wa miili ya kuingiliana, r ni umbali kati yao. Mgawo wa uwiano (G = 6.62 x 10 ^-11 Nm ² / kg ² ) uliitwa mara kwa mara.

Maana ya kimwili: hii daima ni sawa na nguvu ya mvuto kati ya miili miwili ya kilo 1 kilo umbali wa mita 1. Ni wazi kwamba kwa miili ya raia ndogo nguvu ni muhimu sana kwamba inaweza kupuuzwa. Kwa sayari, nyota, galaxies, nguvu ya kivutio ni kubwa sana kwamba inaamua kabisa mwendo wao.

Ni sheria ya mvuto wa Newton inasema kuwa uzinduzi wa makombora unahitaji mafuta ambayo yanaweza kuunda kuvuta kwa ufanisi ili kuondokana na ushawishi wa Dunia. Kasi inayohitajika kwa hii ni kasi ya kwanza ya nafasi, sawa na 8 km / s.

Teknolojia ya kisasa ya makombora ya viwanda inaruhusu kuzindua vituo vya unmanned kama satelaiti za bandia za Sun hadi sayari nyingine ili kuzichunguza. Muda uliotengenezwa na kifaa hiki ni kasi ya pili ya nafasi, sawa na kilomita 11 / s.

Algorithm kwa kutumia sheria

Kutatua matatizo ya mienendo hutii mlolongo wa vitendo fulani:

• Kufanya uchambuzi wa tatizo, kutambua data, aina ya harakati.
• Fanya takwimu inayoonyesha nguvu zote zinazofanya mwili, na uongozi wa kasi (ikiwa inapatikana). Chagua mfumo wa kuratibu.
• Rekodi sheria ya kwanza au ya pili, kulingana na kuwepo kwa kasi ya mwili, katika fomu ya vector. Kuzingatia majeshi yote (nguvu ya matokeo, sheria za Newton: ya kwanza, ikiwa kasi ya mwili haibadilika, pili, ikiwa kuna kasi).
• Equation imeandikwa tena katika makadirio ya saxes zilizochaguliwa.
• Ikiwa mfumo wa equations unaozalisha hautoshi, kisha uandike nyingine: ufafanuzi wa majeshi, usawa wa kinematics, nk.
• Tatua mfumo wa equations kwa heshima na wingi haijulikani.
• Fanya mtihani wa vipimo ili ueleze usahihi wa fomu inayosababisha.
• Tumia.

Kwa kawaida vitendo hivi vinatosha kutatua tatizo lolote la kawaida.