የኒውተን ሁለተኛው የማሽከርከር እንቅስቃሴ ህግ

ስለ ኒውተን ሁለተኛው የማሽከርከር እንቅስቃሴ ህግ የሚገልጽ ጽሑፍ

4.1 በኃይል ቅጽበት፣ በንዝረት ቅጽበት እና በማዕዘን ፍጥነት መካከል ያለው ግንኙነት

በጅምላ (m) ባለው ነገር ላይ የሚሠራ የውጤት ኃይል (ΣF) ካለ፣ ዕቃው በተወሰነ ፍጥነት (a) ቀጥ ብሎ ይንቀሳቀሳል። በውጤት ኃይል፣ በክብደት እና በፍጥነት መጨመር መካከል ያለው ግንኙነት የሚገለጸው በእኩልታው ነው

Σ ኤፍ = ማ

ይህ የኒውተን ሁለተኛ ህግ እኩልታ ነው ።

በመስመራዊ እንቅስቃሴ ውስጥ ካለው ውጤት ኃይል (ΣF) ጋር ተመሳሳይ የሆኑ የማዞሪያ እንቅስቃሴ መጠኖች የኃይል ውጤት ቅጽበት (Στ) ናቸው። በመስመራዊ እንቅስቃሴ ውስጥ ካለው ብዛት (m) ጋር ተመሳሳይ የሆኑ የማዞሪያ እንቅስቃሴ መጠኖች የኢነርቲያ (I) ጊዜያት ናቸው። በመስመራዊ እንቅስቃሴ ውስጥ ካለው ፍጥነት መጨመር (a) ጋር ተመሳሳይ የሆኑ የማዞሪያ እንቅስቃሴ መጠኖች አንግል ማጣደፍ (α) ናቸው።

የተወሰነ የኢነርቲያ ጊዜ (I) ባለው ነገር ላይ የሚሠራ የውጤት ኃይል ቅጽበት (Στ) ካለ፣ ዕቃው በተወሰነ አንግል ማጣደፍ (α) ይሽከረከራል። በውጤት ኃይል ቅጽበት፣ በኢነርቲያ ጊዜ እና በአንግል ማጣደፍ መካከል ያለው ግንኙነት በእኩልታው በኩል ይገለጻል፡

Στ = እኔ α

ይህ እኩልታ የኒውተን ሁለተኛ ህግ የሚሽከረከር ምሳሌ ነው።

4.2 የኒውተን ሁለተኛው የማሽከርከር እንቅስቃሴ ህግ ናሙና ችግሮች

የችግር ናሙና 1.

1 ኪ.ግ ክብደት እና 10 ሴ.ሜ ራዲየስ ያለው ጠንካራ ፑሊ፣ ጠርዞቹ ላይ የተጠቀለለ ገመድ፣ የገመዱ አንድ ጫፍ በ1 ኪ.ግ ጭነት ተሰቅሏል። ገመዱ ክብደት የሌለው እንደሆነ ያስቡ። ወደ ታች ሲወርዱ የጭነቱ ፍጥነት ምን ያህል እንደሆነ ይወስኑ። (ግ = 10 ሜ/ሰ²)

መፍትሄ፡

የሚታወቅ፦

F = w = mg = (1 ኪ.ግ)(10 ሜ/ሰ ² ) = 10 N

r = 0.1 ሜትር

የሚፈለግ ፡ የጭነት ፍጥነት መጨመር

መፍትሄ፡

በመጀመሪያ፣ የንቃተ ህሊና ጊዜን እና የኃይል ጊዜን አስሉ።

የጠንካራው ፑሊ የንቃተ ህሊና ጊዜ፡

እኔ = 1⁄2 mr ² = 1⁄2 (1 ኪ.ግ)(0.1 ሜትር) ²

I = (0.5 ኪ.ግ)(0.01 ሜ ² ) = 0.005 ኪ.ግ ሜ ²

የኃይል ቅጽበት፦

τ = F l = (10 N)(0.1 ሜ) = 1 N m

የማዕዘን ፍጥነት መጨመር፡

የጭነት ፍጥነት መጨመር;

a = r α = (0.1) (200) = 20 m/s ²

የችግር ናሙና 2.

2M ክብደት እና R ራዲየስ ያለው ጠንካራው ፑሊ በጠርዙ ላይ ገመድ ተጠቅልሎ፣ የገመዱ አንድ ጫፍ በ m ክብደት ባለው ጭነት ተሰቅሏል። ጭነቱ ሲወገድ፣ ፑሊው በ angular acceleration ይሽከረከራል። ፑሊው ከ m ክብደት ካለው ነገር ጋር ከተያያዘ፣ ፑሊው በተመሳሳይ የ angular acceleration እንዲሽከረከር፣ የጭነቱን ክብደት ይወስኑ። (I pulley = 1⁄2 MR ² )።

መፍትሄ፡

የሚታወቅ፦

የጠንካራ ፑሊ ክብደት፡ 2ሜ

የጠንካራው ፑሊ ራዲየስ፡ R

የጭነት ክብደት፡ ሜ

ተፈላጊ ፡ የጭነት ክብደት

መፍትሄ፡

የጠንካራውን ፑሊ የኢነርቲያ ጊዜን አስላ፣ እቃዎችን ከጅምላ ጋር ከማያያዝዎ በፊት እና በኋላ M:

የንቃተ ህሊና ማጣት ቅጽበት 1 : I = 1⁄2 mr ² = 1⁄2

(2ሜ)(አር) ² = ኤምአር ²

የንቃተ ህሊና ማጣት ቅጽበት 2 : I = 1⁄2 mr ² = 1⁄2

(2M + M) (R) ² = 1⁄2 (3M) (R) ² = 1.5 MR ²

በፑሊው ላይ ባለው ጭነት የሚገፋው የኃይል ቅጽበት፡

τ = F l = (m)(g)(R)

የፑሊው አንግል ማጣደፍ ተመሳሳይ ነው፣ እቃዎችን ከጅምላ M ጋር ከማያያዝዎ በፊትም ሆነ በኋላ።

የጭነት ክብደት = ከመጀመሪያው ጭነት ክብደት 1.5 እጥፍ።