Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Newtonin ensimmäinen laki: epätasapainoiset voimat ja liike
- Newtonin toinen laki: Mikä on voima?
Isaac Newton kuvasi parhaiten voiman ja liikkeen välisiä yhteyksiä kolmessa kuuluisassa laissaan, ja niiden oppiminen on tärkeä osa fysiikan oppimista. He kertovat sinulle, mitä tapahtuu, kun massaan kohdistetaan voima, ja määrittelevät myös voiman keskeisen käsitteen. Jos haluat ymmärtää voiman ja liikkeen välisen suhteen, Newtonin kaksi ensimmäistä lakia ovat tärkeimmät huomioon otettavat lait, ja niihin on helppo tarttua. He selittävät, että muutos liikkumisesta liikkumattomuuteen tai päinvastoin vaatii epätasapainoisen voiman ja että liikkeen määrä on verrannollinen voiman kokoon ja kääntäen verrannollinen kohteen massaan.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Jos voimaa ei ole tai jos ainoat voimat ovat tasapainossa, esine joko pysyy paikallaan tai jatkaa liikkumistaan täsmälleen samalla nopeudella. Vain epätasapainoiset voimat aiheuttavat muutoksia kohteen nopeudessa, mukaan lukien sen nopeuden muuttaminen nollasta (ts. Paikallaan) enemmän kuin nollaan (liikkuva).
Newtonin ensimmäinen laki: epätasapainoiset voimat ja liike
Newtonin ensimmäisessä laissa sanotaan, että esine pysyy joko levossa (ei liikkeessä) tai liikkeessä täsmälleen samalla nopeudella ja täsmälleen samaan suuntaan, ellei siihen ryhdytä "epätasapainoisella" voimalla. Yksinkertaisemmin sanottuna sanotaan, että jokin liikkuu vain, jos joku muu työntää sitä, ja että asiat vain pysähtyvät, muuttavat suuntaa tai alkavat liikkua nopeammin, jos jotain työntää sitä.
Ymmärtämättä "epätasapainoinen voima" tarkoittaa tätä lakia. Jos kaksi voimaa vaikuttaa esineeseen, toinen työntää sen vasemmalle ja toinen työntää sitä oikealle, se liikkuu vain, jos yksi voimista on suurempi kuin toinen. Jos heillä on täsmälleen sama vahvuus, esine pysyy vain siinä missä se on.
Yksi tapa kuvitella tämä on miettiä vaa'asarjaa, jonka painot ovat molemmin puolin. Painoja vedetään painon avulla, ja ainoa asia, joka vaikuttaa siihen, kuinka paljon painovoima vetää niitä, on se, kuinka paljon massaa on. Jos massa on molemmilla puolilla sama, vaaka pysyy paikallaan. Vaaka liikkuu vain, jos teet sen kirjaimellisesti epätasapainoiseksi massan suhteen. Massaero tarkoittaa, että asteikon molemmille puolille vaikuttavat voimat ovat epätasapainossa ja niin asteikko liikkuu.
Jatkuvan liikkeen kuvitteleminen samalla nopeudella on vaikeampaa, koska et kohda tätä päivittäisessä elämässä. Ajattele mitä tapahtuisi, jos leluauto istuisi täysin sileällä (kitkattomalla) pinnalla ja huoneessa ei olisi ilmaa. Auto pysyy paikallaan, ellei sitä työnnetä, kuten yllä on kuvattu. Mutta mitä tapahtuu työntämisen jälkeen? Pinnalla ei ole kitkaa hidastaa sitä eikä ilmaa hidastaa sitä. Pinta tasapainottaa painovoimaa (jota kutsutaan ”normaaliksi reaktioksi”, joka liittyy Newtonin kolmanteen lakiin), eikä siinä ole voimia, jotka vaikuttavat siihen vasemmalta tai oikealta. Tässä tilanteessa auto jatkaisi matkaa samalla nopeudella pintaa pitkin. Jos pinta olisi äärettömän pitkä, auto jatkaisi liikkumista tällä nopeudella ikuisesti.
Newtonin toinen laki: Mikä on voima?
Newtonin toinen laki määrittelee voiman käsitteen. Se toteaa, että esineeseen kohdistettu voima on yhtä suuri kuin sen massa kerrottuna kiihtyvyydellä, jonka voima aiheuttaa. Symboleissa tämä on:
F = ma
Voimayksikkö on Newton - tunnistaa sen määrittänyt henkilö - mikä on lyhyt tapa sanoa neliömetriä sekunnissa neliö (kg m / s2). Jos painosi on 1 kg ja haluat kiihdyttää sitä 1 m / s sekunnissa, sinun on käytettävä 1 N voimaa.
Newtonin lain kirjoittaminen seuraavalla tavalla auttaa selventämään voiman ja liikkeen välistä yhteyttä:
a = F ÷ m
Vasemmalla puolella oleva kiihtyvyys kertoo, kuinka paljon jotain liikkuu. Oikea puoli osoittaa, että suurempi voima johtaa enemmän liikettä, jos esineen massa on sama. Jos kohdistetaan tietty voima, tämä yhtälö osoittaa myös, että kiihtyvyyden määrä riippuu liikuttamassasi massasta. Suurempi, raskaampi esine liikkuu vähemmän kuin pienempi, kevyempi esine, jolle kohdistetaan samankokoinen työntö. Jos potkut jalkapalloa, se liikkuu paljon enemmän kuin jos potkut keilapalloa samalla vahvuudella.