የኒውተን ህጎች

የኒውተን የእንቅስቃሴ ህጎች ሶስት ሲሆኑ እነሱም የኒውተን የመጀመሪያ ህግ፣ የኒውተን ሁለተኛ ህግ እና የኒውተን ሶስተኛ ህግ ናቸው።

የኒውተን የመጀመሪያ ህግ

የኒውተን የመጀመሪያ ህግ እንደሚያመለክተው በእረፍት ላይ ያለ እያንዳንዱ ነገር በእረፍት ላይ ይቆያል ወይም በቋሚ ፍጥነት ቀጥ ባለ መስመር የሚንቀሳቀስ እያንዳንዱ ነገር በቋሚ ፍጥነት መንቀሳቀሱን ይቀጥላል።

በዙሪያዎ ያለውን ነገር ለምሳሌ ጠረጴዛ ወይም ድንጋይ ወይም ማንኛውም ነገር ያስቡበት። እረፍት ላይ ያለ ጠረጴዛ ካልተንቀሳቀሰ ወይም እንደ መግፋት ወይም መጎተት ኃይል ያለ ውጫዊ ኃይል ካልተሰጠ እረፍት ላይ ይቆያል። በተመሳሳይ፣ እረፍት ላይ ያሉ ሌሎች ነገሮች። በጠረጴዛው ወይም በድንጋይ ላይ ወይም በሌላ በእረፍት ላይ ያለ ነገር ላይ የሚሰሩ ኃይሎች የሉም? በእቃው ላይ የሚሰሩ ኃይሎች አሉ፣ ነገር ግን በእቃው ላይ የሚሰሩ ኃይሎች ወይም አጠቃላይ ኃይል ድምር ከዜሮ ጋር እኩል ነው። እንደ ምድር ባሉ ፕላኔቶች ላይ በእረፍት ላይ ባለ ነገር ላይ የሚሰሩ ኃይሎች የስበት ኃይል (w) እና መደበኛ ኃይል (N)። የስበት ኃይል አቅጣጫ ወደ ምድር መሃል ቀጥ ብሎ ወደ ታች ሲሆን፣ የመደበኛው ኃይል አቅጣጫ ቀጥ ብሎ ወደ ላይ ነው። የእነዚህ ሁለት ኃይሎች መጠን ተመሳሳይ ነው ነገር ግን በአቅጣጫ ተቃራኒ ነው፣ ስለዚህ አጠቃላይ ኃይል ከዜሮ ጋር እኩል ነው።

አንድ ነገር በቋሚ ፍጥነት ቀጥ ባለ መስመር ሲንቀሳቀስስ? ይህንን ለማብራራት፣ እንደ ብረት ያለ ነገርን ወለል ላይ እንደገፋህ አድርገህ አስብ። ከተገፋ በኋላ፣ የብረቱ ቁራጭ ፍጥነት ይቀንሳል እና ከዚያም ይቆማል ምክንያቱም የግጭት ኃይልየብረት ቁርጥራጮቹ የበለጠ ወይም ረዘም ላለ ጊዜ እንዲንቀሳቀሱ፣ የመሬቱን ወለል እና የብረት ቁርጥራጮቹን ገጽ ማለስለስ አለብዎት። የመሬቱ ወለል እና የብረት ቁርጥራጮቹ ገጽ ለስላሳ በሆነ ቁጥር የብረት ቁርጥራጮቹ ይንቀሳቀሳሉ። የወለሉ ወለል ፍጹም ለስላሳ ከሆነ እና ግጭት ከሌለ የብረት ቁርጥራጮቹ መንቀሳቀሳቸውን ይቀጥላሉ እና አያቆሙም። ፍጹም ለስላሳ በሆነ የወለል ወለል ላይ በሚንቀሳቀስ የብረት ቁራጭ ላይ የሚሠራ ኃይል የለም? በብረት ቁርጥራጮች ላይ የሚሰሩ ኃይሎች አሉ፣ ማለትም የስበት ኃይል እና መደበኛ ኃይሎች። እነዚህ ሁለት ኃይሎች በአቀባዊ አቅጣጫ ይሰራሉ ​​​​እና ወለሉ ፍጹም ለስላሳ ከሆነ የብረት ቁርጥራጮቹን እንቅስቃሴ በአግድም አቅጣጫ አይነኩም።

የኒውተን ሁለተኛ ህግ

የኒውተን ሁለተኛ ህግ እንደሚያመለክተው በአንድ ነገር ላይ የሚሠራው የተጣራ ኃይል ዜሮ ካልሆነ ዕቃው ይፋጥናል። የፍጥነት መጠኑ ከተጣራ ኃይል መጠን ጋር ተመጣጣኝ እና ከእቃው ክብደት ጋር በተገላቢጦሽ ተመጣጣኝ ነው። የፍጥነት አቅጣጫ ከተጣራ ኃይል አቅጣጫ ጋር ተመሳሳይ ነው።

ΣF = ma(1.2)

መግለጫ፡ ΣF = ጠቅላላ ኃይል (ኪ.ግ. ሜ/ሰ²), m = ክብደት (ኪ.ግ), a = ፍጥነት (ሜ/ሰ)²)

እኩልታ 1.2 የኒውተን ሁለተኛ ህግ የሂሳብ መግለጫ ነው።

የፍጥነት መጠኑ ከዜሮ ጋር እኩል ከሆነ (a = 0) እኩልታ 1.2 ወደ እኩልታ 1.1 ይቀየራል። ስለዚህ የኒውተን የመጀመሪያ ህግ የኒውተን ሁለተኛ ህግ ልዩ ጉዳይ ነው።

በቀመር 1.2 ላይ በመመስረት፣ ኃይሉ በጨመረ ቁጥር ፍጥነቱ ይጨምራል የሚል ድምዳሜ ላይ ደርሷል። በተቃራኒው፣ ጅምላው በጨመረ ቁጥር ፍጥነቱ ይቀንሳል። ከዚህ ጋር የተያያዙ ሙከራዎችን ካደረግን በኋላ በሃይል፣ በጅምላ እና በማፋጠን መካከል ያለው ግንኙነት በተሻለ ሁኔታ ለመረዳት ይቻላል። ሊካሄድ የሚችል አንድ ሙከራ በባቡሮች ላይ ተለዋዋጭ ባቡር በነፃነት የሚወድቅ ክብደትን በመጠቀም ለማፋጠን የሚደረግ ሙከራ ነው። የባቡሩን ማፋጠን ለማወቅ የቲከር ሰዓት ቆጣሪ ይጠቀሙ።

የኒውተን ሶስተኛ ህግ

የኒውተን ሶስተኛ ህግ እንደሚያመለክተው ነገር 1 በነገር 2 ላይ ኃይል የሚያንቀሳቅስ ከሆነ፣ በተመሳሳይ ጊዜ ነገር 2 በነገር 1 ላይ ኃይል የሚያንቀሳቅስ ነው። የሁለቱም ኃይሎች መጠን ተመሳሳይ ነው ነገር ግን የሁለቱም ኃይሎች አቅጣጫ ተቃራኒ ነው። አንደኛው ኃይል እርምጃው ሲሆን ሌላኛው ኃይል ምላሽ (የእርምጃ-ምላሽ ኃይል) ይባላል።

F_እርምጃ = – ኤፍ_ምላሽ                                      (1.3)

እኩልታ 1.3 የኒውተን ሶስተኛ ህግ የሂሳብ መግለጫ ነው። በእኩልታ 1.3 ውስጥ ያለው አሉታዊ ምልክት የኃይሉን አቅጣጫ ያሳያል።

የኒውተንን ሶስተኛ ህግ በተሻለ ሁኔታ ለመረዳት ሙከራ ያድርጉ። የስኬትቦርድ ካለዎት በላዩ ላይ ቆመው ግድግዳ ላይ ይግፉት። ግድግዳው ላይ ከተገፉ በኋላ የስኬትቦርድ ሰሌዳው ወደ ኋላ ይንቀሳቀሳል። የእርስዎ ግፊት ወደፊት ሲሆን የስኬትቦርድ ሰሌዳው ወደ ኋላ ይንቀሳቀሳል። ይህ ግድግዳውም ወደ እርስዎ እየገፋ መሆኑን ያሳያል። ግድግዳው ላይ ሲገፉ በተመሳሳይ ጊዜ ግድግዳው እርስዎን እየገፋ ነው። የእርስዎ ግፊት ኃይል ግድግዳው ላይ ይሠራል፣ የግድግዳው ግፊት ኃይል ደግሞ በእርስዎ ላይ ይሠራል። ሁለቱ ኃይሎች በመጠን እኩል ናቸው ነገር ግን በአቅጣጫ ተቃራኒ ናቸው። አንዱን ኃይል እርምጃውን ሌላኛውን ደግሞ ምላሽ ብለው መጥራት ይችላሉ።

ሌላ ማድረግ የምትችሉት ሙከራ የጎማ ፊኛን መንፋት፣ ከዚያም ከተነፈሰና አየር ከተሞላ በኋላ መልቀቅ ነው። ከተለቀቀ በኋላ ፊኛው "ይበርራል።" የፊኛው እንቅስቃሴ አቅጣጫ አየሩ ከፊኛው ከሚወጣው አቅጣጫ ተቃራኒ ነው። ይህ እንዴት ሊገለጽ ይችላል? የፊኛው አፍ ሲለቀቅ ፊኛው አየሩን ወደ ውጭ ይገፋል። በተመሳሳይ ጊዜ አየሩ ፊኛውንም ይገፋል። የአየር ግፊት ፊኛው እንዲበር ያደርገዋል። የፊኛው ግፊት በአየር ላይ ይሠራል፣ የአየር ግፊት ደግሞ በፊኛው ላይ ይሠራል። ሁለቱ ኃይሎች በመጠን እኩል ናቸው ነገር ግን በአቅጣጫ ተቃራኒ ናቸው።

የችግሮች ምሳሌ

1. 4 ነገሮች አሉ፤ ሙዝ = 4 ኪ.ግ፣ መጽሐፍ = 0,8 ኪ.ግ፣ ቅርጫት ኳስ = 3,5 ኪ.ግ፣ ማንጎ = 1,2 ኪ.ግ። ቅርጫቱ በሻካራ ጠፍጣፋ መሬት ላይ በ30 N ኃይል ይጎተታል (μ = 0,4)። ቅርጫቱ በአግባቡ እንዲንቀሳቀስ (የቅርጫቱ ክብደት ችላ ይባላል)፣ ቅርጫቱ ውስጥ ማስገባት ያለበት ነገር...

ውይይት

የሚታወቀው፦

የሙዝ ክብደት (ሜ₁) = 4 ኪ.ግ

የመጽሐፉ ብዛት (ሜ₂) = 0,8 ኪ.ግ

የኳሱ ክብደት (ሜ)₃) = 3,5 ኪ.ግ

የማንጎ ክብደት (ሜ)₄) = 1,2 ኪ.ግ

የመወጠር ኃይል (F) = 30 N

የማይንቀሳቀስ የግጭት ኮፊሸንት (μ_s) = 0,4

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ²

የቅርጫቱን ክብደት ችላ ይበሉ

የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል (ረ)_s) ዕቃው አሁንም እረፍት ላይ እያለ እና ሊንቀሳቀስ ሲል ይሰራል፣ ነገር ግን ኪኔቲክ ግጭት የሚሠራው ዕቃው ሲንቀሳቀስ ነው።

የተጠየቀው፦ የአንድ ነገር ክብደት

መልስ፡

ቅርጫቱ የሚንቀሳቀሰው የመጎተቻው ኃይል መጠን (F) = የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል መጠን (f) በሚሆንበት ጊዜ ነው_s).

የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይልን መጠን አስላ (f)_s):

f_s = μ_s N = μ_s ወ = μ_s ሚ.ግ = (0,4)(ሜ)(10)

f_s = 4 ሜትር

ትክክለኛው ቅርጫት ይንቀሳቀሳል፦

ረ = ረ_s

30 = 4 ሜትር

ሜትር = 30/4

ሜትር = 7,5 ኪ.ግ

የሙዝ ክብደት 4 ኪ.ግ + የኳስ ክብደት 3,5 ኪ.ግ = 7,5 ኪ.ግ

በቅርጫቱ ውስጥ ማስገባት ያለባቸው ነገሮች ሙዝ እና ኳሶች ናቸው።

2. የ2014/2015 SMA/MA የፊዚክስ ብሔራዊ ፈተና ጥያቄ ቁጥር 5

6 ኪ.ግ ክብደት ያላቸው ነገሮች A እና 4 ኪ.ግ ክብደት ያላቸው ነገሮች በገመድ ተገናኝተው በሚከተለው ምስል ላይ እንደሚታየው በኃይል F = 60 N ይጎተታሉ።

ስርዓቱ እየተንቀሳቀሰ ከሆነ እና የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት በየወለል ወለል ከሁለቱም ነገሮች ጋር 0,5 (tg) θ = 3/4)፣ እና g = 10 ሚሰ^-2ከዚያ ትልቅ ነውአዎ፣ ሁለቱን ነገሮች የሚያገናኘው በቲ ክር ውስጥ ያለው ውጥረት…

ኤ. 28,8 ኤን

ቢ. 30,0 N

ሲ. 39,6 N

መ. 48,0 N

ኢ. 50,0 ኤን

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

የነገር ክብደት A (ሜ)_A) = 6 ኪ.ግ

የነገር ክብደት B (ሜ)_B) = 4 ኪ.ግ

የመወጠር ኃይል (F) = 60 ኒውተን

በእቃው እና ወለሉ መካከል ያለው የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት (μ)_k) = 0,5

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ²

ታንጀንት θ = 3/4

የተጠየቀው፦ ትልቅ ነው?አዎ የገመድ ውጥረት ቲ

መልስ፡

የኃይል F አግድም አካል፡

F_x = ኤፍ ኮስ θ

F_x = (60)(4/5) = (4)(12) = 48 N

የጉልበት ቋሚ አካል F፡

F_y = ኤፍ ሲን θ

F_y = (60)(3/5) = (3)(12) = 36 N

የነገር A መደበኛ ኃይል፡

N_A = ወ_A = ሜ_A ግ = (6)(10) = 60 N

የነገር B መደበኛ ኃይል፡

N_B + ረ_y - ወ_B = 0

N_B + ረ_y = ወ_B

N_B = ወ_B - ረ_y = ሜ_B ግ – ኤፍ_y = (4)(10) – 36 = 40 – 36 = 4 N

በነገር A እና ወለሉ መካከል ያለው የኪነቲክ ግጭት ኃይል፡

f_kA = μ_k N_A = (0,5)(60) = 30 N

በነገር B እና ወለሉ መካከል ያለው የኪነቲክ ግጭት ኃይል፡

f_kB = μ_k N_B = (0,5)(4) = 2 N

የሁለቱም ነገሮች ፍጥነት ማስላት፡

ΣF = ma

F_x – ቲ + ቲ – ረ_kB - ረ_kA = (ሜ_A + ሜ_B) ሀ

በቲ ሕብረቁምፊ ውስጥ ያለው የውጥረት ኃይል በሕብረቁምፊው ርዝመት ላይ ተመሳሳይ መጠን ያለው ሲሆን ተቃራኒ አቅጣጫ ስላለው ከእኩልታው ይወገዳል።

F_x - ረ_kB - ረ_kA = (ሜ_A + ሜ_B) ሀ

48 – 2 – 30 = (6 + 4) a

16 = 10 ሀ

ሀ = 16/10

a = 1,6 ሜ/ሰ²

የገመዱን የውጥረት ኃይል አስላ T:

ነገር ሀን ተመልከት። በአግድም (አግድም) አቅጣጫ በነገር ሀ ላይ የሚንቀሳቀሱት ኃይሎች ወደ ቀኝ የሚመራው የገመድ ውጥረት ኃይል (T) እና የኪነቲክ ግጭት ኃይል (f) ናቸው።_kA) ይህም በግራ በኩል ነው።

ΣF = ma

T_A - ረ_kA = ሜ_A a

T_A - 30 = (6)(1,6)

T_A - 30 = 9,6

T_A = 9,6 + 30 = 39,6 N

ነገር ለን ተመልከት። በአግድም (አግድም) አቅጣጫ በነገር B ላይ የሚንቀሳቀሱ ኃይሎች ኃይል F ነው_x ወደ ቀኝ የሚመራው፣ የኪነቲክ ግጭት ኃይል (f)_kB) እና ወደ ግራ የሚመራው የገመድ ውጥረት ኃይል (T)።

ΣF = ma

F_x - ረ_kB - ቲ_B = ሜ_B a

48 – 2 – ቲ_B = (4)(1,6)

46 – ቲ_B = 6,4

46 – 6,4 = ቲ_B

T_B = 39,6 N

ስለዚህ በሕብረቁምፊው ውስጥ ያለው የውጥረት ኃይል በነገር A (T) ላይ ይሠራል_A) = በገመዱ ውስጥ ያለው የውጥረት ኃይል በነገር B (T) ላይ የሚሰራ_B) = 39,6 N.

ትክክለኛው መልስ ሲ ነው።

3. የ2014/2015 SMA/MA የፊዚክስ ብሔራዊ ፈተና ጥያቄ ቁጥር 5

የሚከተለውን ፎቶ ተመልከቱ!

በኃይል F ምክንያት የነገሮች ስርዓት ይንቀሳቀሳል። ወለሉ ሻካራ ከሆነ እና በሁለቱ ብሎኮች እና ወለሉ መካከል ያለው የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት 0,2 ከሆነ፣ በሁለቱ ነገሮች የሚፈጠረው ፍጥነት ምንድነው? (cos 37^o = 0,8, ኃጢአት 37^o = 0,6)

ሀ. 2,6 ሚ.ሰ.^-2

ቢ. 4,0 ሚሴ^-2

ሲ. 5,2 ሚሴ^-2

ዲ. 7,8 ሚሴ^-2

ኢ. 10,2 ሚሴ^-2

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

የነገር ክብደት A (ሜ)_A) = 4 ኪ.ግ

የነገር ክብደት B (ሜ)_B) = 2 ኪ.ግ

የመወጠር ኃይል (F) = 30 ኒውተን

በእቃው እና ወለሉ መካከል ያለው የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት (μ)_k) = 0,2

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ²

ኮስ 37^o = 0,8

ኃጢአት 37^o = 0,6

የተጠየቀው፦ ሁለቱም ነገሮች ምን አይነት ፍጥነት ያጋጥማቸዋል?

መልስ፡

የኃይል F አግድም አካል፡

F_x = ኤፍ ኮስ θ

F_x = (30)(0,8) = 24 N

የጉልበት ቋሚ አካል F፡

F_y = ኤፍ ሲን θ

F_y = (30)(0,6) = 18 N

የነገር A መደበኛ ኃይል፡

N_A = ወ_A = ሜ_A ግ = (4)(10) = 40 N

የነገር B መደበኛ ኃይል፡

N_B + ረ_y - ወ_B = 0

N_B + ረ_y = ወ_B

N_B = ወ_B - ረ_y = ሜ_B ግ – ኤፍ_y = (2)(10) – 18 = 20 – 18 = 2 N

በነገር A እና ወለሉ መካከል ያለው የኪነቲክ ግጭት ኃይል፡

f_kA = μ_k N_A = (0,2)(40) = 8 N

በነገር B እና ወለሉ መካከል ያለው የኪነቲክ ግጭት ኃይል፡

f_kB = μ_k N_B = (0,2)(2) = 0,4 N

የሁለቱም ነገሮች ፍጥነት ማስላት፡

ΣF = ma

F_x - ረ_kB - ረ_kA = (ሜ_A + ሜ_B) ሀ

24 – 0,4 – 8 = (4 + 2) a

15,6 = 6 ሀ

ሀ = 15,6/6

a = 2,6 ሜ/ሰ²

ትክክለኛው መልስ ሀ.