Airteagal faoi dhlí gluaisne Newton
1. Sainmhíniú ar fhórsa
Is rud é fórsa a chuireann rudaí ag luasghéarú. Is é sin le rá, is rud é fórsa a bhogann, a stopann, nó a athraíonn treo gluaiseachta réada. Is cainníocht veicteoir í fórsa, agus dá bhrí sin, tá méid agus treo aici. Is é F (Fórsa) siombail an fhórsa. Is siombail ghinearálta den fhórsa í F. Tá roinnt cineálacha fórsaí ann agus níl an tsiombail F ag gach fórsa. Is é kg m/s2 an t-aonad córais idirnáisiúnta aka newton.
2. Sainmhíniú ar fhórsa glan
Is é an fórsa comhthoraidh (ΣF) suim na bhfórsaí uile atá ag gníomhú ar réad. Is cainníocht veicteoir í an fórsa, mar sin ríomhtar an fórsa iomlán bunaithe ar riail suimithe na veicteoirí.
An fórsa iomlán = 10 Niútan, treo an fhórsa iomláin ar dheis.
An fórsa iomlán = 8 Niútan, treo an fhórsa iomláin ar dheis.
An fórsa iomlán = 0
An fórsa iomlán = 0
3. Dlíthe gluaisne Newton
Is iad dlíthe gluaisne Newton na dlíthe fisice faoi ghluaiseacht réada arna mholadh ag an fisicí Sasanach, Isaac Newton.
3.1 Céad Dlí Newton
Deir an Chéad Dlí i Newton go bhfanfaidh gach réad atá i riocht suaimhneach, nó go mbogann gach réad atá ag gluaiseacht díreach ar luas tairiseach
leanfaidh sé ag bogadh díreach ar luas tairiseach má tá an fórsa iomlán atá ag gníomhú ar an réad cothrom le nialas.
ΣF = 0
Is ráiteas matamaiticiúil ó chéad dlí Newton an chothromóid seo.
Féach ar rud timpeall ort, amhail bord nó cloch nó aon rud eile. Fanfaidh bord atá ina stad ina stad mura mbogtar é nó mura gcuirtear fórsa seachtrach air amhail brú nó tarraingt. Nach bhfuil aon fhórsa ann a oibríonn ar bhoird nó ar charraigeacha nó ar rudaí atá ina stad? Tá fórsa ag gníomhú ar an réad, ach is ionann suim na bhfórsaí go léir atá ag gníomhú ar an réad nó an fórsa iomlán agus nialas. Is iad na fórsaí atá ag gníomhú ar rudaí atá fós ar dhromchla pláinéid cosúil leis an Domhan ná domhantarraingt (w) agus fórsa gnáth (N). Tá treo an fhórsa domhantarraingthe ingearach le lár an domhain, tá treo an fhórsa gnáth ingearach suas. Tá méid an dá fhórsa seo mar an gcéanna, ach tá an treo os coinne acu, mar sin tá an fórsa iomlán cothrom le nialas.
Cad faoi rudaí atá ag bogadh go díreach ar luas tairiseach? Chun an fhadhb seo a shoiléiriú, abair go mbrúnn tú rud, mar shampla, píosa miotail, ar dhromchla an urláir. Tar éis é a bhrú, mhoilligh an miotal agus stop sé mar gheall ar fhrithchuimilt. Chun go mbogfadh píosaí miotail níos faide nó níos faide, caithfidh tú dromchla an urláir agus dromchla an phláta miotail a réidhiú. Má tá dromchla an urláir réidh agus mura bhfuil aon fhrithchuimilt ann, leanfaidh an pláta miotail ag bogadh agus ní stopfaidh sé. Nach bhfuil aon fhórsa ag gníomhú ar an pláta miotail atá ag bogadh ar dhromchla an urláir fhoirfe, réidh? Tá fórsaí ann a oibríonn ar phlátaí miotail, eadhon fórsa an domhantarraingthe agus an fórsa gnáth. Oibríonn an dá fhórsa seo i dtreo ingearach agus ní dhéanann siad difear do ghluaiseacht plátaí miotail sa treo cothrománach má tá an t-urlár réidh.
3.2 Dara Dlí Newton
Deir an Dara Dlí de chuid Newton, mura bhfuil an fórsa iomlán atá ag gníomhú ar réad cothrom le náid, go luasghéaróidh an réad. Tá méid an luasghéaraithe comhréireach le méid an fhórsa iomláin agus comhréireach inbhéartach le mais an réada. Tá treo an luasghéaraithe mar an gcéanna le treo an fhórsa iomláin.
ΣF = ma
ΣF = fórsa iomlán (kg m/s2), m = mais (kg), a = luasghéarú (m/s2)
Is ráiteas matamaiticiúil ó dhara dlí Newton í Cothromóid 1.2.
Más ionann an luasghéarú agus náid (a = 0) ansin athraíonn cothromóid 1.2 go cothromóid 1.1. Mar sin, is cás speisialta de dhara dlí Newton é an chéad dlí de chuid Newton. Bunaithe ar chothromóid 1.2, is é an chonclúid ná dá mhéad an fórsa, is ea is mó an luasghéarú. Os a choinne sin, dá mhéad an mhais, is ea is lú an luasghéarú. Tuigtear an gaol idir fórsa, mais agus luasghéarú níos fearr tar éis duit turgnamh a dhéanamh maidir leis seo.
Fadhb shamplach 1:
Faigh amach méid agus treo luasghéarú rudaí bunaithe ar an bhfigiúr thuas…
réiteach:
ΣF = ma
4 kg m/s2 = (1 kg) a
a = 4 kg m/s2 : 1 kg = 4 m/s2
Méid an luasghéaraithe = 4 m/s2, treo an luasghéaraithe ar dheis.
Fadhb shamplach 2:
Faigh amach méid agus treo an luasghéaraithe bunaithe ar an bhfigiúr thuas …
réiteach:
ΣF = ma
4 kg m/s2 – 1 kg m/s2 = (1 kg) a
3 kg m/s2 = (1 kg) a
a = 3 kg m/s2 : 1 kg
a = 3m/s2
Méid an luasghéaraithe = 3 m/s2, treo an luasghéaraithe ar dheis.
3.2.1 Meáchan (m)
Is é meáchan fórsa na domhantarraingthe atá ag gníomhú ar réad maise.
ΣF = ma
w = mg
Is í cothromóid 1.3 an chothromóid chun meáchan réada a ríomh.
w = meáchan (kg m/s2), m = mais (kg), g = luasghéarú domhantarraingthe (m/s2Is é 9.8 m/s méid an luasghéaraithe imtharraingthe (g) ar dhromchla an domhain.2Chun na ríomhanna a shimpliú, déantar g a shlánú go 10 m/s2.
3.2.2 Fórsa gnáth (N)
Is é an fórsa gnáth an fórsa atá ag gníomhú ar dhá réad a theagmhaíonn lena chéile, ina bhfuil treo an fhórsa gnáth ingearach le dromchla an eitleáin tadhaill.
Breathnaigh ar rudaí atá fós os cionn dhromchla an bhoird. Oibríonn fórsa domhantarraingthe nó meáchain ar an réad freisin. Ní thiteann rudaí go saor cosúil le torthaí ag titim ó chrann mar go bhfuil fórsa gnáth ann. Tá an meáchan (w) agus an gnáth (N) mar an gcéanna ach i dtreonna difriúla ionas go bhfuil an fórsa iomlán ar réad nialas.
ΣF = 0
N – w = 0
N = w
3.3 Tríú Dlí Newton
Deir tríú dlí Newton má thugann réad 1 fórsa do réad 2, ansin ag an am céanna tugann réad 2 fórsa do réad 1. Tá an dá fhórsa mar a chéile, ach tá treo an dá fhórsa os coinne a chéile. Tugtar gníomh ar fhórsa amháin, agus imoibriú ar fhórsa eile.
Gníomh F = – imoibriú F
Is ráiteas matamaiticiúil ó thríú dlí Newton í Cothromóid 1.3. Míníonn an comhartha diúltach i gcothromóid 1.3 treo an fhórsa.
Déan turgnamh chun go dtuigfidh tú tríú dlí Newton níos fearr. Má tá clár scátála agat, brúigh an balla agus tú i do sheasamh ar chlár scátála. Tar éis duit an balla a bhrú, bogann an clár scátála ar gcúl. Is é treo do fhórsa ná ar aghaidh, agus is é treo an chláir scátála ar gcúl.
Léiríonn sé seo go gcuireann an balla brú ort freisin. Nuair a bhrúnn tú an balla, ag an am céanna, brúnn an balla tú freisin. Oibríonn do fhórsa brú ar an mballa, agus oibríonn fórsa brú an bhalla ort. Tá an dá fhórsa sa treo céanna ach i dtreonna difriúla. Is féidir leat glaoch ar fhórsa amháin mar ghníomh agus ar fhórsa eile mar imoibriú.
Turgnamh eile is féidir a dhéanamh ná balún rubair a shéideadh agus tar éis don bhalún rubair leathnú toisc go bhfuil sé lán d’aer, an balún a scaoileadh saor. Tar éis é a scaoileadh, bíonn an balún ag “eitilt”. Tá treo ghluaiseacht an bhalúin os coinne treo imeacht an aeir ón mbalún. Conas é seo a mhíniú?
Nuair a scaoiltear béal an bhalúin, brúnn an balún an t-aer amach. Ag an am céanna, brúnn an t-aer an balún freisin. Fágann fórsa brú an aeir go n-eitlíonn an balún. Oibríonn fórsa an bhalúin ag imirt, oibríonn fórsa an aeir ar an mbalún. Tá an dá fhórsa mar an gcéanna, ach tá an treo os coinne.
Breathnaigh ar fhigiúr 2 agus déan comparáid idir é agus figiúr 3. Is é an fórsa gnáth atá ag gníomhú ar réad (N) an fórsa a thugann dromchla cothrom, amhail dromchla boird. Ag an am céanna, tugann rudaí fórsa don dromchla boird (N') freisin. Tá an méid céanna ag an dá fhórsa gnáth seo (N agus N'), ach tá siad i dtreonna difriúla agus oibríonn siad ar rudaí difriúla. Murab ionann agus w agus N a bhfuil an méid céanna acu agus a oibríonn ar an réad céanna. Mar sin is fórsaí gnímh-imoibrithe iad N agus N'.
