Newtonen mugimenduaren legeari buruzko artikulua
1. Indarraren definizioa
Indarra gauzak azeleratzen dituen zerbait da. Beste era batera esanda, indarra objektu bat mugitzen, gelditzen edo mugimenduaren norabidea aldatzen duen zerbait da. Indarra bektore-kantitate bat da, eta, beraz, magnitude eta norabide bat ditu. Indarraren ikurra F (Indarra) da. F indarraren ikur orokorra da. Hainbat indar mota daude eta ez dute indar guztiek F ikurra. Nazioarteko sistemaren unitatea kg m/s2 da, Newton izenez ere ezaguna.
2. Indar garbiaren definizioa
Indar erresultantea (ΣF) objektu bati eragiten dioten indar guztien batura da. Indarra bektore-kantitate bat da, beraz, indar osoa bektoreen batuketa-arauaren arabera kalkulatzen da.
Indar totala = 10 Newton, indar totalaren noranzkoa eskuinera.
Indar totala = 8 Newton, indar totalaren noranzkoa eskuinera.
Indar osoa = 0
Indar osoa = 0
3. Newtonen mugimenduaren legeak
Newtonen mugimenduaren legeak Isaac Newton fisikari ingelesak proposatutako objektu baten mugimenduari buruzko fisikaren legeak dira.
3.1 Newtonen lehenengo legea
Newtonen Lehenengo Legeak dio geldirik dagoen objektu oro geldirik egon behar dela, edo abiadura konstantean zuzen mugitzen den objektu oro
objektuari eragiten dion indar osoa zero bada, zuzen eta abiadura konstantean mugitzen jarraituko du.
ΣF = 0
Ekuazio hau Newtonen lehenengo legearen adierazpen matematiko bat da.
Ikusi zure inguruko objektu bat, hala nola mahai bat, harri bat edo edozein objektu. Geldirik dagoen mahai bat geldirik egongo da mugitzen ez bada edo kanpoko indarrik ez bazaio ematen, hala nola bultzada edo tiraka. Ba al dago geldirik dauden mahai, arroka edo objektuetan eragiten duen indarrik? Objektuaren gainean eragiten duen indar bat dago, baina objektuaren gainean eragiten duten indar guztien batura edo indar osoa zero da. Lurraren antzeko planeten gainazalean dauden objektuetan eragiten duten indarrak grabitatea (w) eta indar normala (N) dira. Grabitate-indarraren norabidea Lurraren erdigunearekiko perpendikularra da, indar normalaren norabidea gorantz perpendikularra da. Bi indar hauen magnitudea berdina da, baina kontrako noranzkoa dute, beraz, indar osoa zero da.
Zer gertatzen da abiadura konstantean zuzen mugitzen diren gauzekin? Arazo hau argitzeko, demagun objektu bat bultzatzen duzula zoruaren gainazalean, adibidez, metalezko pieza bat. Bultzatu ondoren, metala moteldu eta gelditu egin da marruskaduraren ondorioz. Metalezko piezak urrunago edo luzeago mugitzeko, zoruaren gainazala eta metalezko plakaren gainazala leundu behar dituzu. Zoruaren gainazala leuna bada eta marruskadurarik ez badago, metalezko plaka mugitzen jarraituko du eta ez da geldituko. Ez al dago indarrik zoru leun perfektuaren gainazalean mugitzen ari den metalezko plakan? Metalezko plaketan eragiten duten indarrak daude, hain zuzen ere grabitatearen indarra eta indar normala. Bi indar hauek norabide bertikalean lan egiten dute eta ez dute eragiten metalezko plaken mugimendu horizontalean zorua leuna bada.
Newtonen Bigarren Legeak dio objektu bati eragiten dion indar totala zero ez bada, objektuak azeleratu egingo duela. Azelerazio magnitudea indar totalaren magnitudearekiko proportzionala da eta alderantziz proportzionala objektuaren masarekiko. Azelerazio norabidea indar totalaren norabidearen berdina da.
ΣF = ma
ΣF = indar osoa (kg m/s² ) , m = masa (kg), a = azelerazioa (m/ s² )
1.2 ekuazioa Newtonen bigarren legearen adierazpen matematiko bat da.
Azelerazioa zero bada (a = 0), 1.2 ekuazioa 1.1 ekuaziora aldatzen da. Beraz, Newtonen lehen legea Newtonen bigarren legearen kasu berezi bat da. 1.2 ekuazioan oinarrituta, ondorioztatzen da zenbat eta handiagoa izan indarra, orduan eta handiagoa dela azelerazioa. Alderantziz, zenbat eta handiagoa izan masa, orduan eta txikiagoa dela azelerazioa. Indarraren, masaren eta azelerazioarekiko erlazioa hobeto ulertzen da gai honi buruzko esperimentu bat egin ondoren.
1. arazoaren adibidea:
Zehaztu objektuen azelerazioaren magnitudea eta norabidea goiko irudian oinarrituta...
Irtenbidea:
ΣF = ma
4 kg m/s² = (1 kg) a
a = 4 kg m/s 2 : 1 kg = 4 m/s 2
Azelerazio-magnitudea = 4 m/s 2 , azelerazio-noranzkoa eskuinera.
2. arazoaren adibidea:
Zehaztu azelerazioaren magnitudea eta norabidea goiko irudian oinarrituta…
Irtenbidea:
ΣF = ma
4 kg m/s 2 – 1 kg m/s 2 = (1 kg) a
3 kg m/s² = (1 kg) a
a = 3 kg m/s² : 1 kg
a = 3 m/ s²
Azelerazio-magnitudea = 3 m/s 2 , azelerazio-noranzkoa eskuinera.
3.2.1 Pisua (w)
Pisua masa-objektu bati eragiten dion grabitate-indarra da.
ΣF = ma
w = mg
1.3 ekuazioa objektu baten pisua kalkulatzeko ekuazioa da.
w = pisua (kg m/s² ) , m = masa (kg), g = grabitatearen azelerazioa (m/s² ) . Lurraren gainazaleko grabitazio-azelerazioaren magnitudea (g) 9.8 m/s² da . Kalkuluak errazteko, g 10 m/s²-ra biribildu da.
3.2.2 Indar normala (N)
Indar normala elkar ukitzen duten bi objekturi eragiten dien indarra da, non indar normalaren norabidea ukipen-planoaren gainazalarekiko perpendikularra den.
Behatu mahaiaren gainazalaren gainetik dauden objektuak. Grabitatearen edo pisuaren indarrak ere eragiten dio objektuari. Objektuak ez dira libreki erortzen zuhaitz batetik erortzen den fruta bezala, indar normal bat dagoelako. Pisua (w) eta normala (N) berdinak dira baina kontrako noranzkoan, beraz, objektu baten gaineko indar osoa zero da.
ΣF = 0
N – w = 0
N = w
3.3 Newtonen hirugarren legea
Newtonen hirugarren legeak dioenez, 1 objektuak 2 objektuari indarra ematen badio, aldi berean 2 objektuak 1 objektuari indarra ematen dio. Bi indarrak berdinak dira, baina bi indarren norabidea kontrakoa da. Indar bati ekintza deitzen zaio, eta besteari erreakzioa.
F ekintza = – F erreakzioa
1.3 ekuazioa Newtonen hirugarren legearen adierazpen matematiko bat da. 1.3 ekuazioko zeinu negatiboak indarraren norabidea azaltzen du.
Esperimentatu Newtonen hirugarren legea hobeto ulertzeko. Skateboard bat baduzu, bultzatu horma skateboard baten gainean zutik zaudela. Horma bultzatu ondoren, skateboarda atzerantz mugitzen da. Zure indarraren norabidea aurrera da, eta skateboardarena, berriz, atzerantz.
Horrek adierazten du hormak zu ere behartzen zaituela. Horma bultzatzen duzunean, aldi berean, hormak zu ere bultzatzen zaitu. Zure bultzada-indarrak horman eragiten du, eta hormaren bultzada-indarrak, berriz, zugan. Bi indarrak berdinak dira, baina kontrako noranzkoetan. Indar bat ekintzatzat har dezakezu eta beste bat erreakziotzat.
Beste esperimentu bat egin daiteke gomazko puxika bat puztea da, eta airez beteta dagoelako zabaldu ondoren, puxika askatzea. Askatu ondoren, puxika "hegan" hasten da. Puxikaren mugimenduaren norabidea airearen irteeraren norabidearen aurkakoa da. Nola azaldu hau?
Globoaren ahoa askatzen denean, globoak airea kanporatzen du. Aldi berean, aireak globoa ere bultzatzen du. Airearen bultzada-indarrak globoa hegan egiten du. Globoaren indarra jolasean aritzen da, airearen indarrak globoan eragiten du. Bi indarrak berdinak dira, baina norabidea kontrakoa da.
Behatu 2. irudia eta alderatu 3. irudiarekin. Objektu bati eragiten dion indar normala (N) gainazal lau batek ematen duen indarra da, hala nola mahai baten gainazala. Aldi berean, objektuek mahaiaren gainazalari ere indarra ematen diote (N'). Bi indar normal hauek (N eta N') magnitude bera dute, baina kontrako noranzkoetan daude eta objektu desberdinetan lan egiten dute. w eta N-k ez bezala, magnitude bera baitute eta objektu berarengan lan egiten dute. Beraz, N eta N' akzio-erreakzio indarrak dira.
