Okul fizik dersinde, klasik mekaniğin temeli olan Newton'un üç yasası incelenir. Bugün her okul çocuğu onlara aşinadır, ancak büyük bilim adamının zamanında bu tür keşifler devrim niteliğinde kabul edildi. Newton yasaları aşağıda kısaca ve net bir şekilde anlatılacaktır, bunlar yalnızca mekaniğin temellerini ve nesnelerin etkileşimini anlamaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda bir denklem olarak veri yazmaya da yardımcı olur.
İlk kez, Issac Newton, yalnızca bilim adamının kendi sonuçlarını değil, aynı zamanda diğer filozoflar ve matematikçiler tarafından keşfedilen tüm bilgileri detaylandıran “Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri” (1867) adlı çalışmasında üç yasayı tanımladı. Böylece emek, mekanik tarihinde ve daha sonra fizik tarihinde temel hale geldi. Büyük cisimlerin hareketini ve etkileşimini dikkate alır.
Bilmek ilginç! Isaac Newton sadece yetenekli bir fizikçi, matematikçi ve astronom değildi, aynı zamanda mekanikte bir dahi olarak görülüyordu. Royal Society of London'ın başkanlığını yaptı.
Her ifade, doğadaki nesnelerin etkileşim ve hareket alanlarından birini aydınlatır, ancak bunlara yapılan itiraz Newton tarafından bir şekilde kaldırılmış ve belirli bir boyutu (matematiksel) olmayan noktalar olarak kabul edilmiştir.
Doğal fiziksel olayları göz ardı etmeyi mümkün kılan bu basitleştirmeydi: hava direnci, sürtünme, sıcaklık veya nesnenin diğer fiziksel göstergeleri.
Elde edilen veriler yalnızca zaman, kütle veya uzunluk olarak tanımlanabilir. Bu nedenle, Newton'un formülasyonları, büyük veya değişken nesnelerin tam tepkisini tanımlamak için kullanılamayan, yalnızca uygun ancak yaklaşık değerler sağlar.
Tanımlarda yer alan büyük nesnelerin hareketi genellikle ataletle hesaplanır, üç boyutlu bir koordinat sistemi olarak temsil edilir ve aynı zamanda hızını artırmaz ve ekseni etrafında dönmez.
Genellikle Newton'un referans çerçevesi olarak adlandırılır, ancak aynı zamanda, bilim adamı asla böyle bir sistem yaratmadı veya kullanmadı, ancak irrasyonel bir sistem kullandı. Newton'un tanımladığı gibi cisimlerin hareket edebildiği bu sistemdir.
birinci yasa
Buna eylemsizlik yasası denir. Bunun pratik bir formülü yoktur, ancak birkaç formülasyon vardır. Fizik ders kitapları, Newton'un birinci yasasının aşağıdaki formülasyonunu sunar: bir nesnenin, eğer herhangi bir kuvvetin etkisinden bağımsızsa (veya bunlar anında dengeleniyorsa), tamamen hareketsiz olduğu veya hareket ettiği eylemsizlik referans çerçeveleri vardır. düz bir çizgi ve aynı hızla. Bu tanım ne anlama geliyor ve nasıl anlaşılır?
Basit bir ifadeyle, Newton'un birinci yasası şu şekilde açıklanmaktadır: Herhangi bir cisim, dokunulmazsa ve hiçbir şekilde ondan etkilenmezse, sürekli olarak hareketsiz kalacaktır, yani sonsuza kadar hareketsiz kalacaktır. Aynı şey hareket ettiğinde de olur: Belirli bir yörünge boyunca, bir şey onu etkileyene kadar süresiz olarak tek tip olarak hareket edecektir.
Benzer bir açıklama Galileo Galilei tarafından dile getirildi, ancak bu fenomeni açıklığa kavuşturamadı ve doğru bir şekilde tanımlayamadı. Bu formülasyonda, atalet referans çerçevelerinin ne olduğunu doğru bir şekilde anlamak önemlidir. Çok basit bir ifadeyle bu tanımdaki eylemin gerçekleştirildiği bir sistemdir.
Hareketi izlerseniz, dünyada bu tür sistemlerin çok çeşitli olduğunu görebilirsiniz:
- belirli bir bölümde aynı hızda trenler;
- dünyanın etrafındaki aylar;
- parkta dönme dolaplar.
Örnek olarak, paraşütünü çoktan açmış ve düz bir çizgide ve aynı zamanda Dünya yüzeyine göre düzgün bir şekilde hareket eden bir hava dalışçısını düşünün. Bir kişinin hareketi, dünyanın yerçekimi hareket ve hava direnci ile dengelenene kadar durmayacaktır. Bu direnç düşer düşmez, çekim artacak ve bu da paraşütçünün hızında bir değişikliğe yol açacaktır - hareketi doğrusal hale gelecek ve düzgün bir şekilde hızlanacaktır.
Bu formülasyonla bağlantılı olarak bir elma efsanesi vardır: İshak bahçede bir elma ağacının altında dinleniyor ve olgun bir elma ağaçtan düşüp çimlere düştüğünde fiziksel olayları düşünüyordu. Bilim adamını bu konuyu incelemeye ve sonunda bir nesnenin belirli bir referans çerçevesindeki hareketine bilimsel bir açıklama getirmeye zorlayan şey, eşit düşüştü.
Bilmek ilginç! Isaac Newton, mekanikteki üç fenomene ek olarak, Ay'ın hareketini Dünya'nın bir uydusu olarak da açıkladı, ışığın parçacık teorisini yarattı ve gökkuşağını 7 renge ayırdı.
ikinci yasa
Bu bilimsel gerekçe, sadece nesnelerin uzaydaki hareketleriyle değil, diğer nesnelerle etkileşimleri ve bu sürecin sonuçlarıyla da ilgilidir.
Kanun der ki: eylemsiz bir referans çerçevesinde sabit bir kütleye sahip bir nesnenin hızındaki artış, çarpma kuvveti ile doğru orantılıdır ve hareket eden nesnenin sabit kütlesi ile ters orantılıdır.
Basitçe söylemek gerekirse, kütlesi değişmeyen belirli bir hareketli cisim varsa ve aniden ona dış bir kuvvet etki etmeye başlarsa, o zaman hızlanmaya başlayacaktır. Ancak ivme oranı doğrudan darbeye bağlı olacak ve ters olarak hareket eden nesnenin kütlesine bağlı olacaktır.
Örneğin, bir dağdan aşağı yuvarlanan bir kartopu düşünün. Top hareket yönünde itilirse, topun ivmesi çarpmanın gücüne bağlı olacaktır: ne kadar büyükse, ivme o kadar büyük olur. Ancak bu topun kütlesi ne kadar büyükse ivmesi o kadar az olacaktır. Bu fenomen, ivmeyi veya "a", tüm etki eden kuvvetlerin bileşke kütlesini veya "F" nin yanı sıra nesnenin kütlesini veya "m" yi hesaba katan bir formülle tanımlanır:
Bu formülün ancak tüm kuvvetlerin bileşkesi daha az ve sıfıra eşit olmadığında var olabileceği açıklığa kavuşturulmalıdır. Yasa, yalnızca ışıktan daha düşük bir hızda hareket eden cisimler için geçerlidir.
Yararlı video: Newton'un birinci ve ikinci yasaları
üçüncü yasa
Birçoğu şu ifadeyi duymuştur: "Her etki için bir tepki vardır." Genellikle sadece genel eğitim amaçlı değil, aynı zamanda eğitim amaçlı da kullanılır ve her kuvvet için harika bir tane olduğunu açıklar.
Bu formülasyon, Isaac Newton'un başka bir bilimsel ifadesinden veya daha doğrusu, doğadaki çeşitli kuvvetlerin herhangi bir cisme göre etkileşimini açıklayan üçüncü yasasından geldi.
Newton'un üçüncü yasası aşağıdaki tanıma sahiptir: nesneler, modüllerinde eşit olan ve aynı zamanda farklı yönlere yönlendirilen aynı nitelikteki (nesnelerin kütlelerini birleştiren ve düz bir çizgi boyunca yönlendirilen) kuvvetlerle birbirlerini etkiler. Bu formülasyon kulağa oldukça karmaşık geliyor, ancak yasayı basit kelimelerle açıklamak kolaydır: her kuvvetin kendi muhalefeti veya zıt yönde yönlendirilmiş eşit bir kuvveti vardır.
Örnek olarak, içinden ateş edilen bir top alırsak, yasanın anlamını anlamak çok daha kolay olacaktır. Silah mermiye, merminin tabancaya uyguladığı kuvvetle aynı kuvvetle etki eder. Bu, atış sırasında topun hafifçe geriye doğru hareket ettirilmesiyle onaylanacak ve bu da güllenin top üzerindeki etkisini doğrulayacaktır. Yere düşen aynı elmayı örnek alırsak, elma ile dünyanın birbirine eşit kuvvetle etki ettiği anlaşılır.
Kanunun ayrıca birinci cismin (F1) ve ikinci cismin (F2) kuvvetini kullanan matematiksel bir tanımı vardır:
Eksi işareti, iki farklı cismin kuvvet vektörlerinin zıt yönlerde olduğunu gösterir. Aynı zamanda, bu kuvvetlerin bir değil iki bedene göre yönlendirildikleri için birbirlerini telafi etmediklerini hatırlamak önemlidir.
Yararlı video: Bisiklet örneğinde Newton'un 3 yasası
Çözüm
Newton'un bu yasalarını, mekaniğin temeli oldukları ve her koşulda gözlemlenmese de günlük yaşamda çalıştıkları için her yetişkinin kısaca ve net bir şekilde bilmesi gerekir. Klasik mekanikte aksiyomlar haline geldiler ve bunlara dayanarak hareket ve enerji denklemleri (momentumun korunumu ve mekanik enerjinin korunumu) yaratıldı.
Newton'un dinamik yasaları (klasik dinamikler) sınırlı bir uygulama alanına sahiptir. Boşluktaki ışık hızından çok daha düşük hızlarda hareket eden makroskobik cisimler için geçerlidirler.
Newton'un birinci yasasının formülasyonu (eylemsizlik yasası olarak da bilinir):
Newton'un birinci yasası Atalet adı verilen, vücudun düz bir çizgide ve düzgün bir şekilde hareket ettiği, eğer üzerinde başka cisimler hareket etmiyorsa veya bu cisimlerin hareketi telafi edilmiyorsa, bu tür referans çerçeveleri vardır.
Eylemsiz bir referans çerçevesinde, bir cisim üzerine etki eden kuvvetlerin yokluğunda düzgün ve doğrusal olarak hareket eder.
Atalet Dış etkilerin yokluğunda veya bunların telafisi ile bir cismin hızını koruma olgusuna atalet denir. Bu nedenle, Newton'un birinci yasası eylemsizlik yasası olarak adlandırılır.
Belirli bir cisme etki eden tüm kuvvetlerin bileşkesi sıfır ise, cisim düzgün ve doğrusal hareket eder veya hiç hareket etmez. Gerçekte bileşke kuvvetin sıfıra eşit olması imkansızdır. Ancak bazı eylemleri ihmal edebilir ve vücudun hızı önemli ölçüde değişmediğinde hareketin bir bölümünü seçebilirsiniz.
Atalet yasası ilk olarak Galileo Galilei (1632) tarafından formüle edildi. Newton, Galileo'nun vardığı sonuçları genelleştirdi ve bunları temel hareket yasaları arasına dahil etti.
ISO atalet referans çerçeveleri, Newton'un 1. yasasının yerine getirildiği referans çerçeveleridir.
Dolayısıyla, eylemsiz bir referans çerçevesinde bir cismin hızının değiştirilmesinin nedeni her zaman onun diğer cisimlerle etkileşimidir. Diğer cisimlerin etkisi altındaki bir cismin hareketinin niceliksel bir açıklaması için, iki yeni fiziksel büyüklük - inert - tanıtmak gerekir. vücut ağırlığı Ve kuvvet.
Ağırlık
Kütle, ataletini karakterize eden bir cismin özelliğidir. Çevredeki cisimlerden gelen aynı etkiyle, bir cisim hızını hızla değiştirebilirken, diğeri aynı koşullar altında çok daha yavaş bir şekilde hızını değiştirebilir. Bu iki cisimden ikincisinin daha fazla eylemsizliğe sahip olduğunu veya başka bir deyişle ikinci cismin daha fazla kütleye sahip olduğunu söylemek adettendir.
İki cisim birbiriyle etkileşime girerse, sonuç olarak her iki cismin hızı değişir, yani etkileşim sürecinde her iki cisim de ivme kazanır. Belirli iki cismin ivmelerinin oranı herhangi bir darbe altında sabittir. Fizikte, etkileşen cisimlerin kütlelerinin, cisimlerin etkileşimleri sonucu elde ettikleri ivmelerle ters orantılı olduğu kabul edilir.
İki cismin kütlelerinin karşılaştırılması.
\[ \dfrac(m_1)(m_2) =-\dfrac(a_2)(a_1) \]
Bu ilişkide \(a_1\) ve \(a_2\) nicelikleri, \(a_1\) ve \(a_2\) vektörlerinin OX ekseni üzerindeki izdüşümleri olarak düşünülmelidir. Formülün sağ tarafındaki eksi işareti, etkileşen cisimlerin ivmelerinin zıt yönlerde olduğu anlamına gelir.
Uluslararası Birimler Sisteminde (SI), vücut ağırlığı şu şekilde ölçülür: kilogram (kg).
Herhangi bir cismin kütlesi, deneysel olarak karşılaştırılarak belirlenebilir. standart kütle (\(m_(\text(et)) = 1 \text(kg) \)). İzin vermek \(m_1 = m_(\text(et)) = 1 \text(kg) \). Daha sonra
\[ m_2=-\dfrac(a_1)(a_2) m_(\text(et)) \]
Vücut kütlesi - skaler. Deneyimler, \ (m_1 \) ve \ (m_2 \) kütlelerine sahip iki cismin bir araya getirilmesi durumunda, bileşik cismin kütlesinin \ (m \) kütlelerin toplamına \ (m_1) eşit olduğunu göstermektedir. \) ve \ (m_2 \):
\[ M = m_1 + m_2 \]
Bu kütle özelliği denir toplamsallık.
Güç
Güç cisimlerin etkileşiminin nicel bir ölçüsüdür. Kuvvet, bir cismin hızının değişmesinin nedenidir. Newton mekaniğinde kuvvetler farklı bir fiziksel yapıya sahip olabilir: sürtünme kuvveti, yerçekimi kuvveti, elastik kuvvet, vb. Kuvvet, vektör miktarı, modülü, yönü ve uygulama noktası vardır.
Bir cisme etki eden tüm kuvvetlerin vektörel toplamına ne ad verilir? bileşke kuvvet.
Bir cismin hızını değiştirmek için ona biraz kuvvet uygulamak gerekir. Doğal olarak, aynı büyüklükteki kuvvetlerin farklı cisimler üzerindeki etkisinin sonucu farklı olacaktır.
4 ana tip vardır etkileşimler:
- yerçekimsel,
- elektromanyetik,
- güçlü,
- zayıf.
Tüm etkileşimler bu temel tiplerin tezahürleridir.
Kuvvet örnekleri: yerçekimi, elastik kuvvet, vücut ağırlığı, sürtünme kuvveti, kaldırma (Arşimet) kuvveti, kaldırma kuvveti.
güç nedir? Kuvvet, bir cismin diğeri üzerindeki etkisinin bir ölçüsüdür.
Kuvvet bir vektör miktarıdır. Güç, aşağıdakilerle karakterize edilir:
- modül (mutlak değer);
- yön;
- uygulama noktası
Kuvvetleri ölçmek için yüklemeniz gerekir güç standardı Ve karşılaştırma yöntemi Bu standarda sahip diğer kuvvetler.
Bir kuvvet standardı olarak, belirli bir uzunlukta gerilmiş bir yayı alabilirsiniz. Kuvvet modülü F Bu yayın sabit bir gerilimde kendisine bağlı gövdeye etki ettiği 0, denir güç standardı. Diğer kuvvetleri standartla karşılaştırmanın yolu şu şekildedir: ölçülen kuvvet \(\vec(F) \) ve referans kuvvet \(\vec(F_0) \) etkisi altındaki cisim hareketsiz kalırsa (veya düzgün ve doğrusal olarak hareket eder), o zaman kuvvetler modulo \(\vec(F) \) = \(\vec(F_0) \) olur.
\(\vec(F) \) kuvvetinin standart ile karşılaştırılması. \(\vec(F) \) = \(\vec(F_0 ) \)
Ölçülen kuvvet \(\vec(F ) \) referans kuvvetten daha büyükse (modül olarak), iki referans yayı paralel bağlanabilir. Bu durumda ölçülen kuvvet \(\vec( 2 F_0 ) \) şeklindedir. \(\vec( 3 F_0 ) \) , \(\vec( 4 F_0 ) \) vb. kuvvetler benzer şekilde ölçülebilir.
Kuvvetin \(\vec(F ) \) standart ile karşılaştırılması. \(\vec(F) \) = \(\vec(2 F_0) \)
\(\vec(2 F_0) \) değerinden küçük kuvvetlerin ölçümü
Kuvvetin \(\vec(F ) \) standart ile karşılaştırılması. \(\vec(K) \) = \(\vec(2 F_0) \cos (\alpha) \)
Uluslararası Birimler Sistemindeki referans kuvvete Newton(N) denir.
1 N'lik bir kuvvet, 1 kg kütleli bir cisme 1 m/s2 ivme verir.
Birim [K]
\[ 1\text(N) = 1\dfrac(\text(kg)\cdot \text(m))(\text(c)^2) \]
Uygulamada, ölçülen tüm kuvvetleri standartla karşılaştırmaya gerek yoktur. Kuvvetleri ölçmek için yukarıda açıklandığı gibi kalibre edilmiş yaylar kullanın. Bu kalibre edilmiş yaylara denir dinamometreler . Kuvvet, dinamometreyi esneterek ölçülür.
Javascript tarayıcınızda devre dışı.Hesaplama yapabilmek için ActiveX kontrolleri açık olmalıdır!
Newton'un üç yasası klasik mekaniğin temelini oluşturur ve hareket denklemlerini türetmemizi sağlar. Newton yasalarının formüle edilmesinden bu yana, tarihte yalnızca
Isaac Newton
(25.12.1642 - 20.03.1727)
Klasik fiziğin kurucularından İngiliz fizikçi, matematikçi ve astronom. "Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri" adlı temel çalışmanın yazarı
modern fizik, aynı zamanda doğa bilimleri.
Newton'un birinci yasası genellikle eylemsizlik yasası olarak adlandırılır. Dış kuvvetlerden etkilenmemiş herhangi bir cismin bir dinlenme durumunu veya doğrusal tekdüze hareketi koruduğu bu tür referans çerçeveleri olduğunu savunuyor.
M x bir = F
Yasa, aynı sistemde diğer özgür cisimlerin tamamen aynı şekilde davranması gerektiğini söylüyor. Durgunluk durumu veya düzgün hareket tamamen eşittir ve açıklama gerektirmez. Eylemsiz olana göre doğrusal ve düzgün öteleme hareketinde olan herhangi bir sistem de eylemsizdir.
Newton'un ikinci yasası, düzgün hareket halindeki cisimlerin hızlarındaki değişimin nedeninin, ancak yabancı cisimlere maruz kaldıklarında hızlarını değiştirebileceğini söylüyor. Kanun, atalet sistemlerinde bir noktanın (cismin), kendisine etki eden kuvvetle doğru orantılı olarak ve noktanın (cismin) kütlesiyle ters orantılı olarak ivme kazandığını belirtir.
Bu formül sabit vücut ağırlığı için geçerlidir. Aksi takdirde, formül kullanılır.
Newton'un üçüncü yasası, cisimlerin modülleri aynı ve yönleri farklı olan kuvvetlerle birbirlerine etki ettiğini söyler. Bedenlerin birbirleri üzerindeki etkilerinin karşılıklı olduğunu belirtir. eğer vücut (F12) başka bir vücut üzerinde hareket eder (F21) belirli bir kuvvetle, o zaman diğer cisim de birinciye etki eder. F 12 = F 21 .
Bu yasaların keşfi fizik tarihinde bir dönüm noktası oldu. Birlikte ele alındığında, kanunlar fizikçilere doğada meydana gelen tüm süreçleri gözlemleme yeteneği verir.
"Kendimi, deniz kıyısında oynarken diğerlerinin başarabileceğinden daha pürüzsüz taşlar ve daha renkli deniz kabukları bulan bir çocuk olarak görüyorum ve bu arada, keşfedilmemiş gözlerimin önünde ölçülemez bir hakikat okyanusu yayılıyor."
Isaac Newton
atmosfere roket kaldırma yeteneği, uzay gemileri ve tasarım makineleri sayesinde evren boyunca.
Bu yasalar, 1687'de Isaac Newton tarafından formüle edildi. Keşiflerinin tarihini herkes bilir. Efsaneye göre Newton, ağaçtan düşen bir elma fark ettiğinde bahçesinde oturuyordu. Sonuç olarak, yerçekimi bir ağaca etki ediyorsa, o zaman her yere etki edebileceği fikrine sahipti. Yerçekimi fikri ilk kez aynı Newton'un bir öğrencisinin aklına geldi ama yanlış hesaplamalar sonucu yaygınlaşmadı.
TANIM
Newton'un üçüncü yasasının ifadesi. İki cisim birbirine eşit büyüklükte ve zıt yönde etki eder. Bu kuvvetler aynı fiziksel yapıya sahiptir ve uygulama noktalarını birleştiren düz çizgi boyunca yönlendirilir.
Newton'un üçüncü yasasının açıklaması
Örneğin, bir masanın üzerinde duran bir kitap, kendisininkiyle doğru orantılı ve dikey olarak aşağı doğru yönelmiş bir kuvvetle masaya etki eder. Newton'un üçüncü yasasına göre, masa aynı zamanda kitaba kesinlikle aynı kuvvetle etki eder, ancak aşağı doğru değil, yukarı doğru yönlendirilir.
Bir elma ağaçtan düştüğünde, yerçekimi kuvvetiyle elmaya etki eden Dünya'dır (bunun sonucunda elma Dünya'nın yüzeyine doğru düzgün bir şekilde hızlanarak hareket eder), ancak aynı zamanda elma Dünyayı da aynı kuvvetle kendine çeker. Ve bize öyle geliyor ki, Dünya'ya düşen elma, tersi değil, bir sonuçtur. Bir elmanın kütlesi, Dünya'nın kütlesine kıyasla karşılaştırılamayacak kadar küçüktür, bu nedenle gözlemcinin gözleri tarafından fark edilen elmadır. Bir elmanın kütlesine kıyasla Dünya'nın kütlesi çok büyüktür, bu nedenle ivmesi neredeyse algılanamaz.
Aynı şekilde biz topa vurursak top da bize geri tepiyor. Başka bir şey de, topun insan vücudundan çok daha küçük bir kütleye sahip olması ve bu nedenle etkisinin pratikte hissedilmemesidir. Ancak, ağır bir demir topa vurursanız tepki iyi hissedilir. Aslında, her gün çok, çok ağır bir topa - gezegenimize - her gün birçok kez “tekme atıyoruz”. Attığımız her adımda onu itiyoruz, ancak aynı zamanda uçup giden o değil, biz oluyoruz. Ve hepsi gezegenin kütle olarak bizden milyonlarca kat daha büyük olması nedeniyle.
Böylece, Newton'un üçüncü yasası, etkileşimin bir ölçüsü olarak kuvvetlerin her zaman çiftler halinde ortaya çıktığını belirtir. Bu kuvvetler her zaman farklı cisimlere uygulandığı için dengeli değildir.
Newton'un üçüncü yasası yalnızca herhangi bir doğadaki kuvvetler için geçerlidir ve geçerlidir.
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | 20 kg'lık bir kütle asansörün zemininde durmaktadır. Asansör yukarı yönlü m/s ivmesi ile hareket eder. Yükün asansörün zeminine etki edeceği kuvveti belirleyin. |
| Çözüm | Bir çizim yapalım
Asansördeki yük, yerçekimi kuvvetinden ve desteğin tepki kuvvetinden etkilenir. Newton'un ikinci yasasına göre:
Koordinat eksenini şekilde görüldüğü gibi yönlendirelim ve izdüşümlerdeki bu vektör eşitliğini koordinat eksenine yazalım: desteğin tepki kuvveti buradan gelir: Yük, ağırlığına eşit bir kuvvetle asansör zeminine etki edecektir. Newton'un üçüncü yasasına göre, bu kuvvet mutlak değer olarak asansör tabanının yüke etki ettiği kuvvete eşittir, yani; destek tepki kuvveti: Yerçekimi ivmesi m/s Fiziksel büyüklüklerin sayısal değerlerini formüle koyarak şunu hesaplıyoruz: |
| Cevap | Yük, asansör zeminine 236 N'luk bir kuvvetle etki edecektir. |
ÖRNEK 2
| Egzersiz yapmak | İlk top çelikten ve ikincisi kurşundan yapılmışsa, etkileşim sırasında aynı yarıçapa sahip iki topun ivme modüllerini karşılaştırın. |
| Çözüm | Bir çizim yapalım
İkinci topun birinciye etki ettiği çarpma kuvveti: ve birinci topun ikinciye etki ettiği çarpma kuvveti: Newton'un üçüncü yasasına göre, bu kuvvetlerin yönleri zıt ve büyüklükleri eşittir, dolayısıyla yazılabilir. Newton yasaları- klasik mekaniğin altında yatan ve onu oluşturan cisimler için kuvvet etkileşimleri biliniyorsa, herhangi bir mekanik sistem için hareket denklemlerinin yazılmasına izin veren üç yasa. İlk olarak Isaac Newton tarafından "Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri" (1687) kitabında tam olarak formüle edilmiştir. Newton'un birinci yasası eylemsiz referans çerçevelerinin varlığını varsayar. Bu nedenle, olarak da bilinir Eylemsizlik yasası. Atalet, vücuda hiçbir kuvvet etki etmediğinde, vücudun hareket hızını (hem büyüklük hem de yön olarak) sürdürme olgusudur. Bir cismin hızını değiştirmek için ona biraz kuvvet uygulamak gerekir. Doğal olarak, aynı büyüklükteki kuvvetlerin farklı cisimler üzerindeki etkisinin sonucu farklı olacaktır. Böylece cisimlerin atalete sahip olduğu söylenir. Atalet, cisimlerin hızlarındaki bir değişikliğe direnme özelliğidir. Atalet değeri vücut kütlesi ile karakterize edilir. Modern ifadelerModern fizikte, Newton'un birinci yasası genellikle şu şekilde formüle edilir: Atalet adı verilen ve maddi bir noktanın, dış etkilerin yokluğunda, hızının büyüklüğünü ve yönünü sonsuza kadar koruduğu bu tür referans çerçeveleri vardır. Yasa, dış etkilerin mevcut olduğu, ancak karşılıklı olarak telafi edildiği bir durumda da geçerlidir (bu, telafi edilen kuvvetler vücuda sıfır toplam ivme kazandırdığından, bu, Newton'un 2. yasasından gelir). Tarihsel ifadelerNewton, "Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri" adlı kitabında, mekaniğin birinci yasasını aşağıdaki biçimde formüle etti: Her cisim, uygulanan kuvvetler tarafından bu durumu değiştirmeye zorlanana kadar ve bu durumu değiştirmeye zorlandığı sürece, bir dinlenme durumunda veya tekdüze ve doğrusal hareket halinde tutulmaya devam eder. Modern bir bakış açısından, böyle bir formülasyon tatmin edici değildir. İlk olarak, "cisim" terimi, "madde noktası" terimi ile değiştirilmelidir, çünkü sonlu boyutlara sahip bir cisim, dış kuvvetlerin yokluğunda da dönme hareketi gerçekleştirebilir. İkincisi ve en önemlisi, Newton çalışmasında mutlak sabit bir referans çerçevesinin, yani mutlak uzay ve zamanın varlığına dayanıyordu ve modern fizik bu fikri reddediyor. Öte yandan, keyfi (diyelim ki dönen) bir referans çerçevesinde atalet yasası yanlıştır. Bu nedenle, Newton formülasyonunun açıklığa kavuşturulması gerekmektedir. Newton'un ikinci yasasıNewton'un ikinci yasası, bir malzeme noktasına uygulanan kuvvet ile bu noktanın ortaya çıkan ivmesi arasındaki ilişkiyi tanımlayan diferansiyel bir hareket yasasıdır. Aslında, Newton'un ikinci yasası, kütleyi, seçilmiş bir atalet referans çerçevesindeki (ISR) bir malzeme noktasının eylemsizliğinin tezahürünün bir ölçüsü olarak tanıtır. Bu durumda, maddi bir noktanın kütlesinin zaman içinde sabit olduğu ve diğer cisimlerle olan hareket ve etkileşim özelliklerinden bağımsız olduğu varsayılır. Modern ifadelerAtaletsel bir referans çerçevesinde, bir malzeme noktasının sabit bir kütle ile aldığı ivme, kendisine uygulanan tüm kuvvetlerin bileşkesiyle doğru orantılıdır ve kütlesi ile ters orantılıdır. Uygun bir ölçü birimi seçimi ile bu yasa bir formül olarak yazılabilir: malzeme noktasının ivmesi nerede; Newton'un ikinci yasası, momentum kavramı kullanılarak eşdeğer bir biçimde de formüle edilebilir: Eylemsiz bir referans çerçevesinde, bir maddi noktanın momentumundaki değişim oranı, ona uygulanan tüm dış kuvvetlerin bileşkesine eşittir. noktanın momentumu nerede, hızı ve zamandır. Bu formülasyonla, bir öncekinde olduğu gibi, maddi bir noktanın kütlesinin zaman içinde değişmediğine inanılmaktadır. Bazen denklemin kapsamını değişken kütleli cisimler durumuna genişletmek için girişimlerde bulunulur. Bununla birlikte, denklemin bu kadar geniş bir yorumuyla birlikte, daha önce kabul edilen tanımları önemli ölçüde değiştirmek ve aşağıdaki gibi temel kavramların anlamlarını değiştirmek gerekir. maddi nokta, momentum ve kuvvet. Üst üste binme ilkesini hesaba katarak, bir malzeme noktasına birkaç kuvvet etki ettiğinde, Newton'un ikinci yasası şu şekilde yazılır: veya kuvvetler zamandan bağımsızsa,
Newton'un ikinci yasası, yalnızca ışık hızından çok daha düşük hızlar için ve eylemsiz referans çerçevelerinde geçerlidir. Işık hızına yakın hızlar için izafiyet teorisinin kanunları kullanılır. Birinci yasa IFR'nin varlığını varsaydığından ve ikincisi zaten IFR'de formüle edildiğinden, ikinci yasanın özel bir durumunu (için) birincinin eşdeğeri olarak düşünmek imkansızdır. Tarihsel ifadelerNewton'un orijinal formülasyonu: Momentumdaki değişiklik, uygulanan itici kuvvetle orantılıdır ve bu kuvvetin etki ettiği düz çizgi yönünde meydana gelir. Newton'un üçüncü yasasıBu yasa, iki maddi noktaya ne olduğunu açıklar. Örneğin, iki maddi noktadan oluşan kapalı bir sistemi ele alalım. Birinci nokta ikinciye bir miktar kuvvetle ve ikinci nokta birinciye kuvvetle etki edebilir. Kuvvetler nasıl ilişkilidir? Newton'un üçüncü yasası, etki kuvvetinin büyüklük olarak reaksiyon kuvvetine eşit ve zıt yönde olduğunu belirtir. Bu kuvvetlerin farklı maddi noktalara uygulandığını ve bu nedenle hiçbir şekilde telafi edilmediğini vurguluyoruz. Modern ifadelerMaddi noktalar, bu noktaları birleştiren düz çizgi boyunca yönlendirilen, büyüklük olarak eşit ve zıt yönde aynı nitelikteki kuvvetlerle birbirleriyle etkileşime girer: Yasa, ikili etkileşim ilkesini yansıtır. Tarihsel ifadelerEtki her zaman eşit ve zıt bir tepkiye sahiptir, aksi takdirde iki cismin birbiri üzerindeki etkileşimleri eşit ve zıt yönlerdedir. Lorentz kuvveti için Newton'un üçüncü yasası geçerli değildir. Ancak onu kapalı bir parçacık sistemi ve bir elektromanyetik alan içinde momentumun korunumu yasası olarak yeniden formüle ederek, geçerliliğini geri kazanabilirsiniz. sonuçlarBazı ilginç sonuçlar, Newton yasalarından hemen çıkar. Yani, Newton'un üçüncü yasası, cisimler nasıl etkileşime girerse girsin, toplam momentumlarını değiştiremeyeceklerini söylüyor: momentumun korunumu yasası. Ayrıca, iki cismin etkileşim potansiyelinin yalnızca bu cisimlerin koordinatlarındaki farkın modülüne bağlı olmasını istersek, o zaman ortaya çıkar. toplam mekanik enerjinin korunumu yasası Etkileşen organlar: Newton yasaları mekaniğin temel yasalarıdır. Mekanik sistemlerin hareket denklemleri bunlardan türetilebilir. Bununla birlikte, mekaniğin tüm yasaları Newton yasalarından türetilemez. Örneğin, evrensel çekim yasası veya Hooke yasası, Newton'un üç yasasının sonuçları değildir.  (Henüz derecelendirme yok)  Yükleniyor...Arkadaşlarınla paylaş:
kapalı
sitede bul
Örneğin: alçıpan türleri
|
