Ar vairāk nekā 8 gadu pieredzi galaktikas projektoru, lavas lampu, Nixie pulksteņu un zinātnisko dekoru atlasē, testēšanā un kvalitātes novērtēšanā.
Ko nosaka Ņūtona kustības likumi?
Ņūtona kustības likumi, ko dēvē arī par Ņūtona mehāniku vai klasisko mehāniku, bieži tiek izmantoti mehānikas uzdevumu risināšanā. Citiem vārdiem sakot, tie ir labi pazīstami vidusskolēniem, jo īpaši tiem, kuri gatavojas pēcvidusskolas eksāmeniem vai vidusskolas beigšanas eksāmeniem. Šeit ir viss, kas jāzina par šiem slavenajiem Ņūtona likumiem.
Kādi ir Ņūtona likumi?
Ņūtona kustības likumi ir labi zināmi fizikas principi. Protams, tos izstrādāja sers Īzaks Ņūtons, britu matemātiķis un fiziķis. Tie pirmo reizi tika izklāstīti 1687. gadā viņa darbā ar nosaukumu „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”, un to ir trīs. Par ko tieši tie runā?
Patiesībā tie ir vispārīgi likumi par dažādu objektu kustību visumā. Tādējādi Ņūtona teorijas sniedz skaidrāku skaidrojumu par kustības būtību, ko aprakstīja Aristotelis. Jāatzīmē, ka šis izcilais britu fiziķis izmantoja vienkāršas matemātiskas formulas.
Ņūtona kustības likumi nav vienkāršas teorijas. Tie ir piemērojami reālajā pasaulē. Tie ir ļāvuši attīstīties daudzām prasmēm. Piemēram, kosmosa kuģu navigācijā izmantotās tehnoloģijas balstās uz slavenajiem Ņūtona kustības likumiem. Tas pats attiecas arī uz biljarda spēlētāju veiktajām kustībām.
Trīs Ņūtona likumi
Kā jau iepriekš minēts, Ņūtons formulēja trīs skaidri nošķirtus likumus. Uzziniet, kādi tie ir.
Pirmais likums
Saskaņā ar Ņūtona pirmā likuma sākotnējo formulējumu, « Jebkurš ķermenis paliek miera stāvoklī vai vienmērīgā kustībā taisnā līnijā, kurā tas atrodas, ja vien uz to nedarbojas kāda spēka, kas to piespiež mainīt stāvokli ».
Praktiski šis likums nosaka, ka ķermenis vai objekts paliek nekustīgs, ja vien uz to nedarbojas kāda spēka iedarbība. Tāpat arī kustībā esošs objekts tiecas saglabāt to pašu ātrumu, kamēr uz to nedarbojas tādas spēkas kā berze vai gravitācija.
Tātad, ja jūs izmetat bumbu tukšā telpā, tā pārvietosies ar nemainīgu ātrumu, ja vien uz to neiedarbosies vēja spēks vai cita ķermeņa, piemēram, koka, spēks. Šī Ņūtona teorija ir pazīstama kā inerci likums vai inerci princips.
Otrais likums
To dēvē par dinamikas pamatprincipu, un to ilustrē šāda matemātiskā formula: Σ F = ma. F apzīmē spēku, m — objekta masu, bet ma — objekta paātrinājumu.
Izmantojot šo formulu, Ņūtons izskaidro izmaiņas, ko spēks var izraisīt objekta kustībā. Precīzāk sakot, kad spēks iedarbojas uz ķermeni, tas izraisa ātruma izmaiņas, jo īpaši paātrinājumu.
Jāatzīmē, ka uz objektu var iedarboties dažāda veida spēki. Tas attiecas uz berzes spēkiem, gravitācijas spēkiem un elektromagnētiskajiem spēkiem. Ņemot to vērā, šo formulu var izmantot, lai risinātu dažāda veida uzdevumus. Tāpēc dinamikas pamatprincips tiek uzskatīts par vissvarīgāko fizikas likumu.
Lai palīdzētu jums to labāk izprast, aplūkosim divu apaļu objektu piemēru. Viens no tiem ir maza gumijas bumbiņa, bet otrs — boulinga bumba. Lai abi objekti ripotu ar vienādu ātrumu, boulinga bumba ir jāpastumj ar lielāku spēku, jo tai ir lielāka masa. Tādējādi šis spēks, to pastumjot, izraisīja boulinga bumbas ātruma paātrinājumu.
Ja abas bumbiņas ripo pa kalnu un atsitās pret sienu, trieciens nebūs vienāds. Boulinga bumbiņas trieciens būs spēcīgāks un izraisīs lielākus postījumus, jo tā ir smagāka.
Trešais likums jeb darbības un pretdarbības princips
Saskaņā ar Īzaku Ņūtonu, « Darbība vienmēr ir vienāda ar pretspēku », tas ir, divu ķermeņu savstarpējās darbības vienmēr ir vienādas un pretējas virzienā ». Konkrēti, jāņem piemērs ar diviem objektiem, kas mijiedarbojas. Tos nosauksim par A un B. Ja ķermenis A iedarbojas ar spēku uz ķermeni B, tad arī pretējais būs taisnība.
Lai labāk izprastu šo Ņūtona likumu, pietiek novērot šaujamieroča atsitienu. Kad lode izlido no stobra, ierocis pārvietojas pretējā virzienā. Tas pats fizikālais fenomens notiek, kad jūs noliekat grāmatu uz galda. Galds iedarbojas ar spēku uz grāmatu, un grāmata savukārt iedarbojas ar spēku uz galdu.
Ņūtona likumu pielietojums
Kad ir jāpiemēro Ņūtona pirmais, otrais vai trešais likums? Parasti inerciālās kustības princips tiek piemērots, ja sistēmas smaguma centrs pārvietojas vienmērīgā taisnvirziena kustībā, piemēram, Ņūtona svārstā.
Savukārt otrais likums tiek piemērots, ja objekta smaguma centra trajektorija nav taisna līnija vai ja tā ātrums nav nemainīgs. Tas ļauj noteikt objekta kustības attīstību, zinot uz to iedarbojošos spēku iedarbību, un tādējādi identificēt tā virzienu. Visbeidzot, trešo likumu izmanto, lai noteiktu ķermeņa spēka vektora raksturlielumus.
