Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Pierwsze prawo Newtona: niezrównoważone siły i ruch
- Drugie prawo Newtona: czym jest siła?
Isaac Newton najlepiej opisał powiązania między siłą a ruchem w swoich trzech słynnych prawach, a poznanie ich jest kluczową częścią uczenia się fizyki. Mówią ci, co się dzieje, gdy siła jest przykładana do masy, a także definiują kluczową koncepcję siły. Jeśli chcesz zrozumieć związek między siłą a ruchem, najważniejsze są dwa pierwsze prawa Newtona i łatwo je opanować. Wyjaśniają, że każda zmiana z poruszania się na nieruchome lub odwrotnie wymaga niezrównoważonej siły oraz że wielkość ruchu jest proporcjonalna do wielkości siły i odwrotnie proporcjonalna do masy obiektu.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Jeśli nie ma siły lub jeśli jedyne siły są idealnie zrównoważone, obiekt pozostanie nieruchomy lub będzie kontynuował ruch z dokładnie taką samą prędkością. Tylko siły niezrównoważone powodują zmiany prędkości obiektu, w tym zmianę jego prędkości od zera (tj. Stacjonarnie) do więcej niż zero (poruszanie się).
Pierwsze prawo Newtona: niezrównoważone siły i ruch
Pierwsze prawo Newtona mówi, że obiekt pozostanie w spoczynku (nie w ruchu) lub w ruchu z dokładnie taką samą prędkością i dokładnie w tym samym kierunku, chyba że działa na niego siła „niezrównoważona”. Mówiąc prościej, mówi, że coś się porusza tylko wtedy, gdy coś go popycha i że rzeczy tylko się zatrzymują, zmieniają kierunek lub zaczynają poruszać się szybciej, jeśli coś popycha.
Zrozumienie znaczenia „niezrównoważonej siły” wyjaśnia to prawo. Jeśli na obiekt działają dwie siły, jedna popychająca go w lewo, a druga w prawo, porusza się tylko wtedy, gdy jedna z sił jest większa od drugiej. Jeśli mają dokładnie taką samą siłę, obiekt pozostanie tam, gdzie jest.
Jednym ze sposobów, aby to sobie wyobrazić, jest zastanowienie się nad zestawem wag, z ciężarami po obu stronach. Obciążenia są ściągane przez grawitację, a jedyną rzeczą, która wpływa na to, jak przyciąga je grawitacja, jest ilość masy. Jeśli po obu stronach masz taką samą masę, waga pozostanie nieruchoma. Skala porusza się tylko wtedy, gdy dosłownie czynisz ją niezrównoważoną pod względem masy. Różnica w masach oznacza, że siły działające po obu stronach skali są niezrównoważone, a więc waga się porusza.
Wyobrażanie sobie ciągłego ruchu z tą samą prędkością jest trudniejsze, ponieważ nie zdarza się to w codziennym życiu. Zastanów się, co by się stało, gdyby samochód z zabawkami stał na idealnie gładkiej (pozbawionej tarcia) powierzchni i w pomieszczeniu nie było powietrza. Samochód pozostanie nieruchomy, dopóki nie zostanie popchnięty, jak opisano powyżej. Ale co dzieje się po wypchnięciu? Powierzchnia nie powoduje tarcia, aby ją spowolnić, ani powietrza, aby ją spowolnić. Powierzchnia równoważy siłę grawitacji (przez coś, co nazywa się „normalną reakcją” związaną z trzecim prawem Newtona) i nie działają na nią siły od lewej lub prawej strony. W tej sytuacji samochód poruszałby się z taką samą prędkością wzdłuż powierzchni. Gdyby powierzchnia była nieskończenie długa, samochód poruszałby się z taką prędkością na zawsze.
Drugie prawo Newtona: czym jest siła?
Drugie prawo Newtona definiuje pojęcie siły. Stwierdza, że siła przyłożona do obiektu jest równa jego masie pomnożonej przez przyspieszenie, które powoduje siła. W symbolach jest to:
F = ma
Jednostką siły jest Newton - w celu potwierdzenia osoby, która ją zdefiniowała - co jest skrótowym sposobem wyrażania kilogramometrów na sekundę do kwadratu (kg m / s2). Jeśli masz masę 1 kg i chcesz przyspieszyć ją o 1 m / s co sekundę, musisz przyłożyć siłę 1 N.
Zapisanie prawa Newtona w następujący sposób pomaga wyjaśnić związek między siłą a ruchem:
a = F ÷ m
Przyspieszenie po lewej stronie mówi nam, jak dużo się porusza. Prawa strona pokazuje, że większa siła prowadzi do większego ruchu, jeśli masa obiektu jest taka sama. Jeśli zastosowana zostanie konkretna siła, to równanie pokazuje również, że wielkość przyspieszenia zależy od masy, którą próbujesz przesunąć. Większy, cięższy obiekt porusza się mniej niż mniejszy, lżejszy obiekt poddany pchnięciu tej samej wielkości. Jeśli kopniesz piłkę nożną, porusza się ona o wiele bardziej niż kopiąc piłkę do kręgli z tą samą siłą.