Pàipear Fiosaigs air Laghan Newton
Pendahuuan
’S e meur de shaidheans nàdarra a th’ ann am fiosaig a bhios a’ sgrùdadh iongantas agus giùlan na cruinne-cè tro amharc, tomhas, agus cruthachadh laghan a tha iomchaidh san fharsaingeachd. Is e Laghan Gluasaid Newton aon de na prìomh bhunaitean ann am fiosaig chlasaigeach. Chaidh na laghan seo a chruthachadh le Sir Isaac Newton san 17mh linn agus tha iad nan bunait airson tuigse fhaighinn air mar a ghluaiseas nithean agus mar a bheir feachdan buaidh air atharrachaidhean san ghluasad sin. A dh’aindeoin nochdadh coibhneasachd an latha an-diugh agus meacanaig cuantamach, tha Laghan Newton fhathast gu math buntainneach airson diofar iongantas làitheil a mhìneachadh, gu sònraichte air sgèile nithean a’ gluasad aig astaran mòran nas lugha na astar an t-solais.
Chan e dìreach seata de fhoirmlean a th’ ann an laghan Newton, ach frèam saidheansail airson smaoineachadh air a’ cheangal eadar feachd, mais agus luathachadh. Tha na tagraidhean aca farsaing, bho bhith a’ tomhas gluasad charbadan agus dealbhadh dhrochaidean gu mion-sgrùdadh spòrs agus eadhon teicneòlas itealain is fànais. Bruidhnidh am pàipear seo gu siostamach air trì laghan Newton, bun-bheachdan feachd agus mais, agus eisimpleirean den tagradh aca ann am beatha làitheil.
Bun-bheachdan: Feachd, Tomad, agus Gluasad
Mus bruidhinn sinn air trì laghan Newton, tha e cudromach tuigsinn na prìomh bhun-bheachdan a tha an sàs. Is e putadh no tarraing a th’ ann an feachd a dh’ fhaodas staid gluasad nì atharrachadh. Tha meud agus stiùireadh aig feachd, ga dhèanamh na mheud vectar. Is e an aonad SI de fheachd an Newton (N), air a mhìneachadh mar an fheachd a dh’ fheumar gus luathachadh de 1 m/s² a thoirt do mhais de 1 kg.
'S e tomhas de neo-sheasmhachd nì a th' ann an mais, 's e sin, a chlaonadh gus a staid gluasaid a chumail suas. Mar as motha mais nì, 's ann as duilghe a bhios e a luathachadh no a stad. Tha mais eadar-dhealaichte bho chuideam. 'S e cuideam an fheachd imtharraingeach a tha ag obair air nì, agus mar sin tha e an urra ris an luathachadh imtharraingeach ionadail.
Mar as trice, bidh gluasad ann am fiosaig air a sgrùdadh tro na meudan suidheachadh, astar, agus luathachadh. Tha astar a’ comharrachadh cho luath ‘s a bhios suidheachadh ag atharrachadh a thaobh ùine, agus tha luathachadh a’ comharrachadh an atharrachaidh ann an astar gach aonad ùine. Tha laghan Newton a’ ceangal feachd ri luathachadh, agus mar sin a’ toirt drochaid eadar adhbhar (feachd) agus buaidh (atharrachadh ann an gluasad).
A' Chiad Lagh aig Newton (Lagh na h-Inertia)
Tha a’ Chiad Lagh aig Newton ag ràdh: “Fanaidh nì aig fois no gluaisidh e ann an loidhne dhìreach aig astar cunbhalach ma tha an fheachd lom a tha ag obair air neoni.” Tha seo a’ ciallachadh mura h-eil feachd lom a’ toirt buaidh air nì, nach bi atharrachadh ann an astar an nì.
Is e neo-sheasmhachd am prìomh bhun-bheachd san lagh seo. Tha neo-sheasmhachd a’ mìneachadh carson a thèid luchd-siubhail chàraichean a phutadh air adhart nuair a bhios an càr a’ breiceadh gu h-obann. Mar a bhios an càr a’ slaodadh sìos, bidh corp an neach-siubhail buailteach a ghluasad air adhart a chumail suas air sgàth neo-sheasmhachd. Sin as coireach gu bheil criosan-suidheachain cho cudromach, oir bidh iad a’ toirt seachad feachd a chuireas stad air a’ bhodhaig bho bhith a’ gluasad air adhart.
Is e eisimpleir eile nì air bòrd. Tha an nì na laighe aig fois leis nach eil feachd chòmhnard ann ga thoirt air gluasad; tha feachd grabhataidh sìos agus feachd suas a’ bhùird a’ cothromachadh a chèile, agus mar sin tha an fheachd co-thàthaichte neoni. Mar sin, tha a’ chiad lagh a’ cur cuideam air nach tachair atharrachadh ann an gluasad ach ma tha feachd co-thàthaichte neo-neoni ann.
An Dàrna Lagh aig Newton (Dàimh eadar Feachd, Tomad, agus Luathachadh)
’S e Dàrna Lagh Newton cridhe meacanaig chlasaigeach agus tha e ag ràdh: “Tha luathachadh nì co-rèireach ris an fheachd a thig às a sin a tha ag obair air agus ann an co-rèir neo-dhìreach ris a mhais.” Gu matamataigeach, tha e air a chur ri chèile mar:
ΣF = m · a
An seo, 's e ΣF an fheachd co-thàthaichte (N), 's e m an mais (kg), agus 's e a an luathachadh (m/s²). Tha an fhoirmle seo a' sealltainn dà phuing chudromach. An toiseach, mar as motha an fheachd a chuirear air nì le mais sheasmhach, 's ann as motha an luathachadh a thig às. San dàrna àite, airson an aon fheachd, bidh luathachadh nas lugha aig nì le mais nas motha.
Mar eisimpleir, tha e nas fhasa cairt bhùthan falamh a phutadh na cairt làn. Tha mais nas motha aig a’ chairt làn, agus mar sin tha an luathachadh nas lugha airson an aon fheachd putaidh. Tha eisimpleirean spòrs soilleir cuideachd: tha ball teanas nas fhasa a luathachadh na ball bòbhlaidh leis gu bheil a mhais mòran nas lugha.
Bidh an Dàrna Lagh aig Newton cuideachd a’ cuideachadh le bhith a’ sgrùdadh nan feachdan a tha ag obair air nì, leithid suathadh, teannachadh ann an ròpa, feachd earraich, agus grabhataidh. Nuair a thathar a’ fuasgladh cheistean, mar as trice bithear a’ cleachdadh diagram bodhaig shaor gus na feachdan uile a tha ag obair a mhapadh gus an tèid an fheachd a thig às a sin obrachadh a-mach gu ceart.
An Treas Lagh aig Newton (Gnìomh agus Ath-bhualadh)
Tha an Treas Lagh aig Newton ag ràdh: “Airson gach gnìomh, tha freagairt co-ionann agus mu choinneamh ann.” Tha seo a’ ciallachadh ma chuireas nì A feachd air nì B, bidh nì B a’ cur feachd cho-ionann air nì A ach anns an taobh eile.
Gu tric bidh an lagh seo air a mhì-thuigsinn leis gu bheil daoine den bheachd gu bheil gnìomh agus ath-bhualadh a’ cuir às dha chèile. Gu dearbh, tha an dà fheachd seo ag obair air dà rud eadar-dhealaichte, agus mar sin chan eil iad a’ cuir às dha chèile air an aon rud. Mar eisimpleir, nuair a sheasas neach air an làr, bidh an casan aca a’ cur feachd sìos air an làr (gnìomh), agus bidh an làr a’ cur feachd àbhaisteach suas air an casan (ath-bhualadh). Leis gu bheil an fheachd ath-bhualadh bhon làr mòr gu leòr airson an cuideam a chothromachadh, faodaidh an neach seasamh gun tuiteam.
Is e eisimpleir eile a tha glè aithnichte gluasad rocaid. Bidh an rocaid a’ losgadh gas air ais aig astar àrd (gnìomh), an uairsin bidh an gas a’ cur cuideam air adhart air an rocaid (freagairt), a’ gluasad na rocaid suas. Tha an aon phrionnsabal a’ buntainn ri bailiùn nach eil ceangailte: bidh èadhar a’ teicheadh ann an aon taobh agus tha am bailiùn air a phutadh san taobh eile.
Cur an sàs Laghan Newton ann am Beatha Làitheil
Gheibhear laghan Newton ann am mòran ghnìomhachdan. Ann an còmhdhail, bidh dealbhadh charbadan a’ toirt aire do dhiofar fheachdan leithid cumhachd einnsein, strì an adhair, agus suathadh taidhrichean. Nuair a thionndaidheas carbad, tha feum air feachd ceud-cheumnach gus slighe chruinn a’ charbaid a chumail suas; mura h-eil suathadh gu leòr, faodaidh an carbad sleamhnachadh.
Ann an innleadaireachd, feumaidh togail thogalaichean is dhrochaidean mion-sgrùdadh cothromachadh feachd (A’ Chiad Lagh aig Newton). Feumar structaran a dhealbhadh gus nach adhbharaich na feachdan agus na mòmentan a thig às aig puingean sònraichte tuiteam. Ann an teicneòlas uidheamachd throm, thathar a’ cleachdadh an Dàrna Lagh aig Newton gus an fheachd a tha a dhìth airson inneal a thogail no a ghluasad a dhearbhadh.
Ann an spòrs, bidh lùth-chleasaichean a’ cleachdadh lagh gnìomh-freagairt. Bidh ruitheadair a’ putadh air ais an aghaidh na talmhainn, a bhios a’ putadh an ruitheadair air adhart. Bidh snàmhaiche a’ putadh air ais an aghaidh an uisge, a bhios a’ putadh an t-snàmhaiche air adhart. Mar as èifeachdaiche an fheachd-gluasaid, ’s ann as motha an luathachadh a thig às.
Teòraidhean Laghan Newton
Ged a tha iad glè fheumail, tha crìochan aig laghan Newton. Tha iad nas cruinne airson nithean macrascopach aig astaran ìosal. Aig astaran a tha a’ tighinn faisg air astar solais, bidh teòiridh coibhneas Einstein nas cruinne leis nach eil mais èifeachdach agus ùine iomlan tuilleadh. Aig sgèile ataman agus mìrean fo-atamach, tha meacanaig cuantamach riatanach leis nach urrainnear giùlan mìrean a mhìneachadh le feachdan agus slighean clasaigeach a-mhàin.
Ach, airson a’ mhòr-chuid de dhuilgheadasan làitheil agus mòran thagraidhean innleadaireachd, is e Laghan Newton a’ phrìomh dhòigh-obrach fhathast oir tha iad sìmplidh, practaigeach agus reusanta ceart.
Co-dhùnadh
Tha laghan Newton nam bunait chudromach ann am fiosaig chlasaigeach a mhìnicheas an dàimh eadar feachd agus gluasad. Tha a’ Chiad Lagh aig Newton ag ràdh gun cum nì a staid gluasaid ma tha an fheachd a thig às a neoni. Tha an Dàrna Lagh aig Newton a’ mìneachadh gu bheil luathachadh dìreach co-rèireach ris an fheachd a thig às a’ cho-roinn agus gu neo-dhìreach co-rèireach ris a’ mhais, air a chur an cèill mar ΣF = m·a. Tha an Treas Lagh aig Newton a’ cur cuideam air prionnsapal gnìomh-freagairt, gu bheil com-pàirtiche aig gach feachd den aon mheud agus taobh eile.
Le bhith a’ tuigsinn nan trì laghan seo, is urrainn dhuinn raon farsaing de thachartasan nàdarra is teicneòlais a sgrùdadh, bho ghluasad sìmplidh ann am beatha làitheil gu dealbhadh innealan is charbadan. A dh’aindeoin an cuingealachaidhean ann an suidheachaidhean fìor chruaidh, tha Laghan Newton fhathast buntainneach agus tha iad mar aon de na coileanaidhean as motha ann an eachdraidh na saidheans.
-
Ma thogras tu, is urrainn dhomh clàr-leabhraichean, ro-ràdh, no dreach nas “cruth sgoile” a chruthachadh (le cùl-fhiosrachadh, aithris na trioblaid, amasan, deasbad, agus co-dhùnadh).
