Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Newtoni esimene seadus: tasakaalustamata jõud ja liikumine
- Newtoni teine seadus: mis on jõud?
Isaac Newton kirjeldas oma kolmes kuulsas seaduses parimat jõu ja liikumise seoseid ning nende tundmaõppimine on füüsika õppimise ülioluline osa. Nad räägivad teile, mis juhtub, kui massile rakendatakse jõudu, ja määratlevad ka jõu peamise mõiste. Kui soovite aru saada jõu ja liikumise vahelisest seosest, on Newtoni kaks esimest seadust kõige olulisemad, mida tuleb arvesse võtta, ja nendega on lihtne hakkama saada. Nad selgitavad, et iga muutus liikudes mitte liikumiseks või vastupidi nõuab tasakaalustamata jõudu ning liikumise suurus on võrdeline jõu suurusega ja pöördvõrdeline objekti massiga.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Kui jõudu pole või kui ainsad jõud on ideaalselt tasakaalus, püsib objekt kas paigal või jätkab liikumist täpselt sama kiirusega. Ainult tasakaalust väljas olevad jõud põhjustavad objekti kiiruse muutusi, sealhulgas muutuvad selle kiirus nullist (s.o liikumatult) suuremaks kui null (liikuv).
Newtoni esimene seadus: tasakaalustamata jõud ja liikumine
Newtoni esimene seadus ütleb, et objekt jääb kas puhkeolekusse (mitte liikuma) või liikuma täpselt sama kiirusega ja täpselt samas suunas, välja arvatud juhul, kui sellele reageerib "tasakaalustamata" jõud. Lihtsamalt öeldes ütleb see, et midagi liigub ainult siis, kui midagi muud seda lükkab, ja et asjad ainult seisavad, muudavad suunda või hakkavad kiiremini liikuma, kui miski seda surub.
„Tasakaalustamata jõu” tähenduse mõistmine selgitab seda seadust. Kui kaks jõudu mõjutavad eset, üks lükkab seda vasakule ja teine lükkab paremale, liigub see ainult siis, kui üks jõud on suurem kui teine. Kui neil on täpselt sama tugevus, jääb objekt lihtsalt sinna, kus ta on.
Üks võimalus seda ette kujutada on mõelda kaalude komplektile, mille mõlemal küljel on raskused. Raskusi tõmbab raskusjõud alla ja ainus, mis mõjutab seda, kui palju gravitatsioon neid tõmbab, on see, kui palju massi seal on. Kui teil on mõlemal küljel sama mass, jääb skaala liikumatuks. Skaala liigub ainult siis, kui muudate selle sõna otseses mõttes massi osas tasakaalust väljas. Masside erinevus tähendab, et skaala mõlemal küljel tegutsevad jõud on tasakaalust väljas ja nii skaala liigub.
Pidevat liikumist samal kiirusel on raskem ette kujutada, kuna te ei puutu seda igapäevases elus ette. Mõelge, mis juhtuks, kui teil oleks mänguauto, mis istuks täiesti siledal (hõõrdetu) pinnal ja ruumis ei oleks õhku. Auto püsiks paigal, kui seda ei lükataks, nagu eespool kirjeldatud. Aga mis juhtub pärast tõuget? Selle aeglustamiseks ei ole pinnaga hõõrdumist ja õhu aeglustamiseks pole õhku. Pind tasakaalustab raskusjõudu (nn normaalseks reaktsiooniks, mis on seotud Newtoni kolmanda seadusega) ja sellel pole vasakule ega paremale mõjuvaid jõude. Selles olukorras sõidaks auto sama kiirusega mööda pinda. Kui pind oleks lõpmata pikk, liiguks auto sellel kiirusel igavesti.
Newtoni teine seadus: mis on jõud?
Newtoni teine seadus määratleb jõu mõiste. Selles öeldakse, et objektile rakendatav jõud on võrdne selle massiga, mis korrutatakse jõu põhjustatud kiirendusega. Sümbolites on see:
F = ma
Jõuühik on njuuton - teadvustada isik, kes selle määratles -, mis on lühike viis ruutkilomeetrite sekundis (kg m / s) ütlemiseks2). Kui teil on 1 kg mass ja soovite seda kiirendada 1 m / s iga sekundi kohta, peate rakendama jõudu 1 N.
Newtoni seaduse kirjutamine järgmisel viisil aitab selgitada jõu ja liikumise vahelist seost:
a = F ÷ m
Vasakul asuv kiirendus näitab meile, kui palju midagi liigub. Parempoolne külg näitab, et suurem jõud viib suurema liikumiseni, kui objekti mass on sama. Spetsiifilise jõu rakendamisel näitab see võrrand ka seda, et kiirenduse suurus sõltub massist, mida proovite liigutada. Suurem, raskem objekt liigub vähem kui väiksem, kergem objekt, mida allutatakse sama suurusele. Kui lööd jalgpallipalli, liigub see palju rohkem kui siis, kui sa lööksid sama tugevusega keeglikuuli.