Newton se wette. Newton se tweede wet. Newton se wette - die formulering

Die studie van die verskynsels van die natuur op grond van eksperimente is slegs moontlik indien al die stadiums waargeneem word: waarneming, hipotese, eksperiment, teorie. Die waarneming sal toelaat om die feite te identifiseer en te vergelyk, die hipotese maak dit moontlik om hulle 'n gedetailleerde wetenskaplike verduideliking te gee wat eksperimentele bevestiging vereis. Die waarneming van die beweging van liggame het tot 'n interessante gevolgtrekking gelei: die verandering in die spoed van die liggaam is slegs moontlik onder die invloed van 'n ander liggaam.

Byvoorbeeld, as jy vinnig op die trappe trap, moet jy net die spoor gryp (verander rigting) of afskakel (deur die spoed te verander) om te voorkom dat jy met die teenoorgestelde muur bots.

Waarneming van soortgelyke verskynsels het gelei tot die skepping van 'n gedeelte van fisika wat die oorsake van veranderinge in die spoed van liggame of hul vervorming bestudeer.

Fundamentals of Dynamics

Antwoord op die sakramentele vraag waarom die fisiese liggaam op een of ander manier beweeg of in rus is, word dinamiek genoem.

Kom ons kyk na die russtaat. As gevolg van die konsep van die relatiwiteit van beweging, kan ons aflei: daar kan nie absoluut onbeweeglike liggame wees nie. Enige voorwerp wat onwettig is ten opsigte van een verwysingsliggaam, beweeg relatief tot die ander. Byvoorbeeld, 'n boek wat op 'n tafel lê, is vasgestel relatief tot 'n tafel, maar as 'n mens sy posisie in verhouding tot 'n verbygaande persoon bekyk, maak ons 'n natuurlike gevolgtrekking: die boek beweeg.

Daarom word die bewegingswette van liggame oorweeg in traagheidsraamwerke. Wat is dit?

Traagheid is 'n verwysingsraamwerk waarin die liggaam 'n eenvormige en reglynige beweging berus of voer, mits ander voorwerpe of voorwerpe nie daardeur geraak word nie.

In die bostaande voorbeeld kan die verwysingsraamwerk wat met die tabel geassosieer word, traagheid genoem word. 'N Persoon wat eenvormig en reguitlyn beweeg, kan dien as die verwysingsraamwerk vir ISO. As sy beweging versnel word, is dit onmoontlik om 'n traagheidskool met dit te assosieer.

Trouens, so 'n stelsel kan gekorreleer word met liggame wat stewig op die oppervlak van die Aarde vasgemaak is. Die planeet self kan egter nie as die verwysingsraamwerk vir ISO dien nie, aangesien dit eenvormig om sy eie as roteer. Die liggame op die oppervlak het 'n sentripetale versnelling.

Wat is traagheid?

Die verskynsel van traagheid is direk verwant aan ISO. Onthou wat gebeur as 'n bewegende motor skielik gestaak word? Passasiers word bedreig omdat hulle hul beweging voortduur. Hy kan deur 'n sitplek voor of deur sitplekgordels gestop word. Verduidelik hierdie proses deur die traagheid van die passasier. Is dit so?

Traagheid is 'n verskynsel wat veronderstel die behoud van 'n konstante snelheid van die liggaam in die afwesigheid van die invloed van ander liggame op dit. Die passasier is onder die invloed van bande of leunstoele. Die verskynsel van traagheid word hier nie waargeneem nie.

Die verduideliking lê in die eienskap van die liggaam, en volgens hom is dit onmoontlik om die spoed van 'n voorwerp gelyktydig te verander. Dit is inertheid. Byvoorbeeld, die inertheid van kwik in 'n termometer laat jou toe om die kolom te verlaag as ons die termometer skud.

'N mate van traagheid word liggaamsgewig genoem. By wisselwerking verander die spoed vinniger vir liggame met 'n kleiner massa. Die botsing van 'n motor met 'n betonmuur vir laasgenoemde vind feitlik sonder spoor plaas. Die motor ondergaan meestal onomkeerbare veranderinge: die spoed verander, daar is 'n beduidende vervorming. Dit blyk dat die traagheid van die betonmuur die traagheid van die motor aansienlik oorskry.

Is dit moontlik om die verskynsel van traagheid in die natuur te ontmoet? Die toestand waaronder die liggaam sonder interaksie met ander liggame is, is die diep ruimte waarin die ruimtetuig beweeg met die enjins afgeskakel. Maar selfs in hierdie geval is die gravitasie oomblik teenwoordig.

Basiese waardes

Die studie van dinamika op eksperimentele vlak veronderstel 'n eksperiment met metings van fisiese hoeveelhede. Die interessantste is:

• Versnelling as 'n mate van die spoed van verandering in die spoed van liggame; Dui dit aan met die letter a, meet in m / s ² ;
• Massa as traagheidsmoment; Aangedui deur die letter m, gemeet in kg;
• Krag as 'n maatstaf van die wedersydse optrede van liggame; Word gewoonlik aangedui met die letter F, gemeet in H (newton).

Die verhouding van hierdie hoeveelhede is uiteengesit in drie wette, afgelei deur die grootste Engelse fisikus. Newton se wette is ontwerp om die kompleksiteit van die interaksie van verskillende liggame te verduidelik. En ook die prosesse wat hulle beheer. Dit is die konsepte van "versnelling", "krag", "massa" Newton se wette wat verwant is aan wiskundige verhoudings. Kom ons probeer om uit te vind wat dit beteken.

Die optrede van slegs een krag is 'n uitsonderlike verskynsel. Byvoorbeeld, 'n kunsmatige satelliet wat in die wentelbaan om die Aarde beweeg, word slegs deur die aantrekkingskrag beïnvloed.

gevolglike

Die optrede van verskeie magte kan vervang word deur een krag.

Die meetkundige som van die kragte wat op die liggaam optree, word die gevolglike genoem.

Ons praat oor die meetkundige som, want die krag is 'n vektorhoeveelheid wat nie net op die punt van toepassing berus nie, maar ook op die rigting van die aksie.

Byvoorbeeld, as jy 'n redelik groot kabinet moet skuif, kan jy vriende nooi. Saam word die gewenste resultaat behaal. Maar jy kan net een, baie sterk persoon nooi. Sy poging is gelyk aan die aksie van alle vriende. Die krag wat deur die held toegepas word, kan die resultaat genoem word.

Newton se bewegingswette word geformuleer op grond van die konsep "resultant".

Inertia Law

Begin om die wette van Newton van die mees algemene verskynsel te bestudeer. Die eerste wet word gewoonlik die traagheidswet genoem, aangesien dit die oorsake van eenvormige reglynige beweging of die toestand van die res van liggame vestig.

Die liggaam beweeg eenvormig en reguit, of is in rus, indien geen krag daarop handel nie, of hierdie aksie word vergoed.

Daar kan aangevoer word dat die resultaat nul is in hierdie geval. In hierdie toestand is daar byvoorbeeld 'n motor wat teen 'n konstante spoed op 'n reguit gedeelte van die pad beweeg. Die aksie van die aantrekkingskrag word vergoed deur die reaksiekrag van die steun, en die druk van die enjin is modulo gelyk aan die krag van weerstand teen beweging.

Die kandelaar op die plafon rus, aangesien die swaartekrag vergoed word deur die spanning van sy vasgange.

Vergoed kan slegs daardie kragte wees wat aan een liggaam geheg is.

Newton se tweede wet

Ons gaan verder. Die oorsake wat 'n verandering in die spoed van liggame veroorsaak, beskou die tweede wet van Newton. Waaroor praat hy?

Die gelyke krag wat op die liggaam optree, word gedefinieer as die produk van die liggaamsmassa deur die versnelling wat onder die krag van kragte verkry word.

2 Newton se wet (formule: F = ma) skep ongelukkig nie 'n oorsaaklike verband tussen die basiese begrippe kinematika en dinamika nie. Hy kan nie vasstel wat die oorsaak van die versnelling van liggame is nie.

Ons formuleer anders: die versnelling wat deur die liggaam ontvang word, is direk eweredig aan die resulterende krag en omgekeerd eweredig aan die massa van die liggaam.

Dus kan vasgestel word dat die verandering in spoed slegs plaasvind in verhouding tot die krag wat daarop toegepas word, en die massa van die liggaam.

2 Newton se wet, waarvan die formule dit kan wees: a = F / m word as fundamenteel beskou in vektorvorm, aangesien dit moontlik maak om 'n verband tussen die dele van die fisika te vestig. Hier is a die versnellingsvektor van die liggaam, F is die gevolg van die kragte, en m is die massa van die liggaam.

Versnelde beweging van die motor is moontlik as die trekkrag van die enjins die weerstand teen beweging oorskry. Met 'n toename in trekkrag verhoog die versnelling ook. Vragmotors word voorsien van hoëkrag-enjins omdat hul massa baie groter is as die massa van die passasiersmotor.

Die motors wat geskep word vir hoëspoedwedrenne word sodanig gefasiliteer dat hulle met 'n minimum van noodsaaklike besonderhede verseker word, en die enjinkrag word verhoog tot die moontlike perke. Een van die belangrikste eienskappe van sportmotors is die versnellingstyd tot 100 km / h. Hoe kleiner hierdie tydsinterval, hoe beter is die spoed eienskappe van die motor.

Reg van interaksie

Newton se wette, gebaseer op die kragte van die natuur, beweer dat enige interaksie gepaard gaan met die voorkoms van 'n paar kragte. As die bal op die draad hang, toets dit die effek daarvan. Die draad word ook onder die aksie van die bal gestrek.

Voltooi die wette van Newton formulering van die derde wet. Kortom, dit klink so: die aksie is gelyk aan teenwerking. Wat beteken dit?

Die kragte waarmee die liggame op mekaar optree, is gelyk in grootte, teenoorgestelde in rigting en gerig langs die lyn wat die sentra van die liggame verbind. Dit is interessant dat hulle nie vergoed kan word nie omdat hulle op verskillende liggame optree.

Toepassing van wette

Die beroemde taak van "Die perd en die wa" kan tot 'n doodloopbaan lei. Die perd, aangewend tot die wa, beweeg dit van sy plek af. In ooreenstemming met Newton se derde wet handel hierdie twee voorwerpe met gelyke kragte op mekaar, maar in die praktyk kan die perd die kar beweeg, wat nie in die basis van gereeldheid pas nie.

Die oplossing kan gevind word as ons in ag neem dat hierdie stelsel van liggame nie gesluit is nie. Die pad het sy effek op albei liggame. Die wrywingskrag van rus, wat op die perde se hoewe optree, oorskry die rolwrywing van die karwiele in waarde. Die oomblik van beweging begin immers met 'n poging om die wa te beweeg. As die situasie verander, sal die perd dit onder geen omstandighede beweeg nie. Sy hoewe sal langs die pad gly, en daar sal geen beweging wees nie.

In die kinderjare, rol mekaar op 'n slee, almal kan so 'n voorbeeld in die gesig staar. As twee of drie kinders op die slee sit, dan is die poging van een nie genoeg om hulle te beweeg nie.

Die val van liggame op die oppervlak van die aarde, verduidelik deur Aristoteles ("Elke liggaam ken sy plek") kan op grond van die voorafgaande weergee word. Die voorwerp beweeg na die grond onder die werking van dieselfde krag as die Aarde daaraan. Vergelyking van hul parameters (die aarde se massa is veel groter as die massa van die liggaam), in ooreenstemming met Newton se tweede wet, beweer ons dat die versnelling van 'n voorwerp soveel is as die versnelling van die aarde. Ons sien presies die verandering in die snelheid van die liggaam, die Aarde word nie van die baan verplaas nie.

Limiete van toepaslikheid

Moderne fisika Newton se wette ontken nie, maar stel net die grense van hul toepaslikheid vas. Tot die begin van die twintigste eeu het fisici nie getwyfel dat hierdie wette al die verskynsels van die natuur verduidelik nie.

1, 2, 3 Newton se wet openbaar die oorsake van die gedrag van makroskopiese liggame volledig. Beweging van voorwerpe met onbeduidende snelhede word heeltemal deur hierdie postulate beskryf.

'N Poging om die beweging van liggame met snelhede naby die spoed van lig te verklaar, is gedoem tot mislukking. 'N Volledige verandering in die eienskappe van ruimte en tyd teen hierdie spoed laat nie die gebruik van Newton se dinamika toe nie. Daarbenewens verander die wette hul voorkoms in nie-traagheid JI. Vir hul toepassing word die konsep van traagheidsmag bekendgestel.

Verduidelik die beweging van sterrekundige liggame, die reëls van hul ligging en interaksie mag Newton se wette wees. Die wet van universele gravitasie word vir hierdie doel ingevoer. Dit is onmoontlik om die resultaat van aantrekkingskrag van klein liggame te sien, want die krag is skraal.

Wedersydse aantrekkingskrag

'N Legende is bekend waarvolgens mnr. Newton, wat in die tuin gesit en die val van appels gekyk het, 'n briljante idee besoek het: die beweging van voorwerpe naby die oppervlak van die aarde en die beweging van kosmiese liggame op grond van wedersydse aantrekkingskrag verklaar. Dit is nie so ver van die waarheid nie. Waarneming en akkurate berekeninge het nie net die val van appels gehad nie, maar ook die beweging van die maan. Die reëlmatighede van hierdie beweging lei tot die gevolgtrekking dat die aantrekkingskrag toeneem met die massa interaksie liggame en afneem met toenemende afstand tussen hulle.

Op grond van Newton se tweede en derde wette word die wet van universele gravitasie soos volg geformuleer: alle liggame in die heelal word aan mekaar aangetrek met 'n krag wat langs die lyn gerig word, wat die liggame se sentra verbind met die massas liggame en omgekeerd eweredig is aan die vierkant van die afstand tussen die liggame.

Wiskundige notasie: F = GMm / r ² , waar F die aantreklike krag is, M, m is die massas van interaksie-liggame, r is die afstand tussen hulle. Die eweredigheidskoëffisiënt (G = 6,62 x 10 ^-11 Nm ² / kg ² ) is die gravitasiekonstante genoem.

Fisiese betekenis: hierdie konstante is gelyk aan die aantrekkingskrag tussen twee liggame van 1 kg massa op 'n afstand van 1 m. Dit is duidelik dat vir klein liggame die krag so onbeduidend is dat dit verwaarloos kan word. Vir planete, sterre, sterrestelsels, die aantrekkingskrag is so groot dat dit hul beweging heeltemal bepaal.

Dit is die aantrekkingskrag van Newton dat die bekendstelling van missiele brandstof vereis wat so 'n reaktiewe trek kan skep om die invloed van die Aarde te oorkom. Die spoed wat hiervoor benodig word, is die eerste spoed snelheid, gelyk aan 8 km / s.

Die moderne tegnologie van vervaardiging van vuurpyle laat onbemande stasies as kunsmatige satelliete van die Son na ander planete begin om hulle te ondersoek. Die spoed wat deur so 'n toestel ontwikkel word, is die tweede spoed snelheid, gelyk aan 11 km / s.

Algoritme vir die toepassing van wette

Die oplos van die probleme van dinamika gehoorsaam 'n sekere reeks aksies:

• Doen 'n analise van die probleem, identifiseer die data, die tipe beweging.
• Voer 'n figuur uit wat al die kragte wat op die liggaam optree, en die rigting van versnelling (indien beskikbaar) aandui. Kies die koördinaatstelsel.
• Teken die eerste of tweede wette aan, afhangende van die teenwoordigheid van die versnelling van die liggaam, in vektorvorm. Neem alle kragte in ag (gevolglike krag, Newton se wette: die eerste, as die spoed van die liggaam nie verander nie, die tweede as daar versnelling is).
• Die vergelyking word herskryf in die projeksies na die geselekteerde koördinaat asse.
• As die gevolglike vergelykingstelsel nie genoeg is nie, skryf dan ander neer: die definisie van kragte, kinematiese vergelykings, ens.
• Los die stelsel van vergelykings op met die onbekende hoeveelheid.
• Doen 'n dimensionele toets om die korrektheid van die gevolglike formule te bepaal.
• Bereken.

Gewoonlik is hierdie handelinge voldoende om enige standaard probleem op te los.