Nā Kānāwai o ka Neʻe a me ke Umekaumaha o Newton
ʻO Isaac Newton kekahi o nā kānaka ʻepekema koʻikoʻi loa i ka mōʻaukala, nona ka hana i hoʻokumu i ke kumu o nā mechanics kuʻuna. Ke hoʻohana mau ʻia nei kāna mau kānāwai o ka neʻe ʻana a me ke koʻikoʻi e wehewehe i nā ʻano hanana kino like ʻole i ke ao maoli. E kūkākūkā kēia ʻatikala i nā kānāwai o ka neʻe ʻana a me ke koʻikoʻi o Newton, me nā ʻano hana pili a me kā lākou noi i ke ola o kēlā me kēia lā.
Nā Kānāwai Neʻe o Newton
Ua hoʻokumu ʻo Newton i ʻekolu mau kānāwai o ka neʻe ʻana i lilo i kumu o ka mechanics kuʻuna. Wehewehe kēia mau kānāwai ʻekolu i ka pilina ma waena o ka neʻe ʻana o kahi mea a me nā ikaika e hana ana ma luna.
Ke Kānāwai Mua o Newton (Ke Kānāwai o ka Inertia)
ʻO ke kānāwai mua a Newton, i ʻike ʻia hoʻi ʻo ke kānāwai o ka inertia, e ʻōlelo ana penei:
"E noho mālie kahi mea a e neʻe paha i kahi laina pololei ma kahi wikiwiki mau ke ʻole e hāʻawi ʻia i kahi ikaika o waho."
Ma ke ʻano makemakika, hiki ke hōʻike ʻia ke kānāwai o ka inertia penei:
\[ \Sigma \mathbf{F} = 0 \Rightarrow \mathbf{v} = \text{constant} \]
Ma hea:
– ʻO \( \Sigma \mathbf{F} \) ka huina o nā mana e hana ana ma luna o kahi mea,
– ʻO \( \mathbf{v} \) ka wikiwiki o ka mea.
Ua wehewehe kēia kānāwai e mālama kahi mea i kona kūlana neʻe inā ʻaʻohe ikaika o waho e hana ma luna ona. ʻO ke ʻano kēia, e noho mālie kahi mea e hoʻomaha ana, a e hoʻomau ka mea e neʻe ana ma ka wikiwiki mau i ka neʻe ʻana ma ka wikiwiki mau.
Ke Kānāwai ʻElua o Newton
ʻŌlelo ke kānāwai ʻelua o Newton penei:
"Ua like ka wikiwiki o kahi mea me ka ikaika e hana ana ma luna ona a ua like hoʻi me ka nuipa."
Ma ke ʻano makemakika, ua ʻōlelo ʻia ke kānāwai ʻelua o Newton penei:
\[ \mathbf{F} = m \mathbf{a} \]
Ma hea:
– ʻO \( \mathbf{F} \) ka ikaika e hana ana ma luna o ka mea (Newton, N),
– ʻO \( m \) ke kaumaha o ka mea (kilokala, kg),
– ʻO \( \mathbf{a} \) ka wikiwiki o ka mea (mika no kekona kuea, m/s²).
Hōʻike kēia kānāwai pehea e hoʻolalelale ai ka ikaika i hoʻopili ʻia i kahi mea. ʻO ka nui o ka ikaika i hoʻopili ʻia, ʻo ka nui o ka wikiwiki i loaʻa. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo ka nui o ke kaumaha o kahi mea, ʻo ka liʻiliʻi o ka wikiwiki i loaʻa no ka ikaika like.
Ke Kānāwai ʻEkolu o Newton
ʻŌlelo ke kānāwai ʻekolu o Newton penei:
"No kēlā me kēia hana, aia kahi hopena like a kū'ē."
Ma ke ʻano makemakika, hiki ke ʻōlelo ʻia ke kānāwai ʻekolu o Newton penei:
\[ \mathbf{F}_{\text{action}} = -\mathbf{F}_{\text{reaction}} \]
ʻŌlelo kēia kānāwai i ka wā e hoʻokau ai kekahi mea i ka ikaika ma luna o kekahi mea ʻē aʻe, hoʻokau ka lua o ka mea i ka ikaika like akā ʻē aʻe ma luna o ka mea mua. ʻO kahi laʻana maʻalahi, ke paʻi mākou i kahi pā, hoʻokau ka pā i ka ikaika like akā ʻē aʻe ma luna o mākou.
Ke Kānāwai o ka Umekaumaha o Newton
Ma waho aʻe o nā kānāwai o ka neʻe ʻana, ua hoʻokumu pū ʻo Newton i ke kānāwai o ka umekaumaha honua, ka mea e wehewehe ana i ka ikaika o ka huki ʻana ma waena o nā mea ʻelua i loaʻa ka nuipa. ʻŌlelo ke kānāwai o ka umekaumaha o Newton penei:
"ʻO kēlā me kēia pālua o nā mea ʻelua me ke kaumaha e huki kekahi i kekahi me ka ikaika nona ka nui e pili pono ana i ka huahana o nā kaumaha o nā mea ʻelua a kūlike ʻole i ka huinahā o ka mamao ma waena o nā mea ʻelua."
Ma ke ʻano makemakika, ua ʻōlelo ʻia ke kānāwai o ka umekaumaha a Newton penei:
\[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \]
Ma hea:
– ʻO \( F \) ka ikaika umekaumaha ma waena o nā mea ʻelua (Newton, N),
– ʻO \( G \) ke kūpaʻa umekaumaha honua (\(6.67430 \times 10^{-11} \, \text{Nm}^2/\text{kg}^2\)),
– ʻO \( m_1 \) a me \( m_2 \) nā kaumaha o nā mea ʻelua (kilokala, kg),
– ʻO \( r \) ka mamao ma waena o nā kikowaena o ka nuipa o nā mea ʻelua (mika, m).
Nā Hoʻohana ʻana o nā Kānāwai o Newton i ke Ola o kēlā me kēia Lā
Kaʻa
He mea koʻikoʻi nā kānāwai neʻe o Newton i ka hoʻolālā a me ka nānā ʻana i nā kaʻa e like me nā kaʻa, nā mokulele, a me nā kaʻaahi. No ka laʻana, i ka hoʻolālā kaʻa, pono nā ʻenekinia e noʻonoʻo i ka friction, ka thrust, a me ke kaumaha o ke kaʻa e hōʻoia i hiki iā ia ke hoʻolalelale a kū palekana.
Haʻuki
Hoʻohana nā mea pāʻani a me nā kumu aʻo i nā kānāwai o Newton e hoʻomaikaʻi i ka hana ma nā ʻano haʻuki like ʻole. No ka laʻana, i ka pôpeku, hoʻohana nā mea pāʻani i ke kānāwai ʻelua o Newton e kīkē i ka pōpō me ka ikaika kūpono e hoʻokō ai i ka mamao i makemake ʻia. I ka hāpai kaumaha, hoʻohana nā mea pāʻani i kēia mau loina e hoʻomaikaʻi i kā lākou ʻano hāpai.
ʻIke hōkū
Hoʻohana ʻia ke kānāwai o ka umekaumaha o Newton e wānana i ka neʻe ʻana o nā hōkūhele, ka mahina, a me nā kino lani ʻē aʻe. No ka laʻana, me ka hoʻohana ʻana i ke kānāwai o ka umekaumaha, hiki iā mākou ke helu i nā kaapuni o nā satelite a puni ka Honua a hoʻolālā i nā misionari lewa. Eia kekahi, hoʻohana ʻia ke kānāwai o ka umekaumaha o Newton e hoʻomaopopo i nā hanana e like me ke au kai, i hoʻokumu ʻia e ka huki umekaumaha o ka Mahina a me ka Lā.
Konstruksi
I ka ʻoihana kūkulu hale, hoʻohana nā ʻenekinia i nā kānāwai o Newton e hoʻolālā i nā hale a me nā hale ʻē aʻe. No ka laʻana, hoʻohana ʻia ke kānāwai ʻekolu o Newton e hoʻomaopopo pehea e hoʻopuka ai kahi ikaika i hoʻopili ʻia i kekahi ʻāpana o kahi hale i kahi hopena e hoʻopilikia ai i nā ʻāpana ʻē aʻe. Eia kekahi, hoʻohana ʻia ke kānāwai ʻelua o Newton e helu i nā ukana a me nā ikaika e hana ana ma kahi hale e hōʻoia i kona kūpaʻa.
Nā Laʻana o ka Helu ʻana me ka hoʻohana ʻana i nā Kānāwai o Newton
Laʻana 1: Ke helu ʻana i ka ikaika e pono ai e hoʻoneʻe i kahi mea
Manaʻo mākou e makemake mākou e helu i ka ikaika e pono ai e hoʻoneʻe i kahi mea me ka nuipa o 10 kg me ka wikiwiki o 2 m/s². Ma muli o ke kānāwai ʻelua o Newton, hiki iā mākou ke helu i ka ikaika penei:
\[ \mathbf{F} = m \mathbf{a} \]
\[ \mathbf{F} = 10 \, \text{kg} \times 2 \, \text{m/s}^2 \]
\[ \mathbf{F} = 20 \, \text{N} \]
Laʻana 2: Ke helu ʻana i ka ikaika umekaumaha ma waena o nā mea ʻelua
Manaʻo mākou e makemake mākou e helu i ka ikaika umekaumaha ma waena o nā mea ʻelua me nā kaumaha o 5 kg a me 10 kg, i hoʻokaʻawale ʻia e ka mamao o 2 mika. Ma muli o ke kānāwai umekaumaha o Newton, hiki iā mākou ke helu i ka ikaika umekaumaha penei:
\[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \]
\[ F = (6.67430 \times 10^{-11} \, \text{Nm}^2/\text{kg}^2) \frac{(5 \, \text{kg}) (10 \, \text{kg})}{(2 \, \text{m})^2} \]
\[ F = (6.67430 \times 10^{-11}) \frac{50}{4} \]
\[ F = (6.67430 \times 10^{-11}) \times 12.5 \]
\[ F = 8.342875 \times 10^{-10} \, \text{N} \]
Ke Koʻikoʻi o ka Hoʻomaopopo ʻana i nā Kānāwai o Newton
ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i nā kānāwai o Newton he ʻanuʻu koʻikoʻi ia i ke aʻo ʻana i ka physics a me nā ʻepekema ʻē aʻe. ʻO nā manaʻo kumu i aʻo ʻia ma o nā kānāwai o Newton e hāʻawi i ke kumu no ka hoʻomaopopo ʻana i nā hanana kino paʻakikī. Eia kekahi, kōkua kēia hoʻomaopopo i ka hoʻomohala ʻana i nā mākau hoʻoponopono pilikia a me ka noʻonoʻo koʻikoʻi e pono ai i nā ʻano aʻo like ʻole a me nā noi hana.
Ka hopena
ʻO nā kānāwai o Newton no ka neʻe ʻana a me ke koʻikoʻi he mau manaʻo koʻikoʻi i ka physics. Wehewehe ke kānāwai mua o Newton i ke kumumanaʻo o ka inertia, pili ke kānāwai ʻelua o Newton i ka ikaika i ka wikiwiki, a wehewehe ke kānāwai ʻekolu o Newton i ka hana a me ka hopena. Eia kekahi, wehewehe ke kānāwai o Newton no ka koʻikoʻi i ka ikaika o ka huki ʻana ma waena o ʻelua mau mea me ka nuipa. Ma ka hoʻomaopopo ʻana a me ka hoʻopili ʻana i kēia mau kānāwai, hiki iā mākou ke kālailai a wānana i nā ʻano hanana kino like ʻole i ke ola o kēlā me kēia lā, mai ka halihali a me nā haʻuki a hiki i ka astronomy a me ke kūkulu ʻana. ʻO ka hoʻomaopopo paʻa ʻana i nā kānāwai o Newton e kōkua iā mākou i nā ʻano he nui o ke ola a hāʻawi i kahi kahua paʻa no ke aʻo ʻana i nā manaʻo physics holomua.
