Gotara Fîzîkê li ser Qanûnên Newton
Pendahuluan
Fîzîk şaxek ji zanistên xwezayî ye ku diyarde û tevgerên gerdûnê bi rêya çavdêrîkirin, pîvandin û formulekirina qanûnên ku bi gelemperî derbas dibin lêkolîn dike. Yek ji bingehên sereke yên fîzîka klasîk qanûnên tevgerê yên Newton in. Ev qanûn ji hêla Sir Isaac Newton ve di sedsala 17-an de hatine formulekirin û wekî bingehek ji bo têgihîştina ka tişt çawa diçin û hêz çawa bandorê li guhertinên di wê tevgerê de dikin xizmet dikin. Her çend pêşkeftinên nûjen rê li ber rêlatîvîte û mekanîka kuantumê vekiriye jî, Qanûnên Newton ji bo ravekirina rêzek fireh ji diyardeyên rojane pir girîng dimîne, nemaze li ser pîvana tiştên ku bi leza pir piçûktir ji leza ronahiyê diçin.
Qanûnên Newton ne tenê komek formul in, lê çarçoveyek zanistî ne ji bo hizirkirina li ser têkiliya di navbera hêz, girse û lezdanê de. Serlêdanên wan pir in, ji hesabkirina tevgera wesayîtan û sêwirana piran bigire heya analîza werzîşê û heta teknolojiya hewavanî û fezayê. Ev gotar dê bi awayekî sîstematîk li ser sê qanûnên Newton, têgehên hêz û girse û mînakên sepandina wan di jiyana rojane de nîqaş bike.
Têgehên bingehînHêz, Girse, û Tevger
Berî ku em li ser sê qanûnên Newtonê nîqaş bikin, girîng e ku em têgehên sereke yên têkildar fam bikin. Hêz kişandin an zextkirinek e ku dikare rewşa tevgera tiştekî biguherîne. Hêz hem mezinahî û hem jî rêça wê heye, ji ber vê yekê ew mîqdarek vektorî ye. Yekîneya SI ya hêzê Newton (N) ye, ku wekî hêza pêwîst ji bo dayîna lezandina 1 m/s² ji girseyek 1 kg tê pênasekirin.
Girse pîvana bêçalaktiya tiştekî ye, ango meyla wê ya parastina rewşa tevgera xwe ye. Girseya tiştekî çiqas mezintir be, lezandin an sekinandina wê ewqas dijwartir dibe. Girse ji giraniyê cuda ye. Giranî hêza gravîtasyonê ye ku li ser tiştekî kar dike, û ji ber vê yekê bi lezandina gravîtasyonê ya herêmî ve girêdayî ye.
Tevger di fîzîkê de bi gelemperî bi rêya mîqdarên pozîsyon, lez û lezdanê tê lêkolîn kirin. Lez nîşan dide ka pozîsyon çiqas zû li gorî demê diguhere, lê lezdan guherîna lezê di yekîneya demê de nîşan dide. Qanûnên Newton hêzê bi lezdanê ve girêdidin, bi vî rengî pirekê di navbera sedem (hêz) û encamê (guherîna di tevgerê de) de peyda dikin.
Qanûna Yekem a Newton (Qanûna Bêçalakiyê)
Qanûna Yekem a Newton dibêje: "Heke hêza giştî ya ku li ser wê kar dike sifir be, cisme dê bêhna xwe vede an jî bi leza sabît biçe." Ev tê vê wateyê ku heke hêzek giştî ya ku bandorê li cismeyekê dike tune be, leza cisme dê guherînekê nebîne.
Têgeha sereke di vê qanûnê de bêçalakî ye. Bêçalakî rave dike çima rêwiyên otomobîlan dema ku otomobîl ji nişka ve frenê dike ber bi pêş ve têne kişandin. Her ku otomobîl hêdî dibe, laşê rêwiyan ji ber bêçalakiyê meyla dike ku tevgera xwe ya ber bi pêş ve bidomîne. Ji ber vê yekê kemerên ewlehiyê ewqas girîng in, ji ber ku ew hêzek peyda dikin ku nahêle laş berdewam bike ku ber bi pêş ve biçe.
Nimûneyek din jî tiştekî li ser maseyekê ye. Tiştek bêçalak dimîne ji ber ku hêzek horizontal tune ku bibe sedema tevgera wê; hêza kişandina erdê ya ber bi jêr û hêza ber bi jor a maseyê hevseng in, ji ber vê yekê hêza encam sifir e. Bi vî awayî, qanûna yekem tekez dike ku guherînek di tevgerê de tenê çêdibe ger hêzek encam a ne sifir hebe.
Qanûna Duyemîn a Newton (Têkiliya Di Navbera Hêz, Girse û Lezgînê de)
Qanûna Duyemîn a Newton bingeha mekanîka klasîk e û dibêje: "Lezkirina tiştekî bi hêza encamî ya ku li ser wê bandor dike re rêjeyî ye û bi giraniya wê re berevajî rêjeyî ye." Ji hêla matematîkî ve, ew wiha tê formulekirin:
ΣF = m · a
Li vir, ΣF hêza encamî (N) ye, m girseya (kg) ye, û a lezdan e (m/s²). Ev formul du xalên girîng nîşan dide. Ya yekem, hêza ku li ser tiştekî bi girseya sabît tê sepandin çiqas mezintir be, lezdana encam jî ewqas mezintir dibe. Ya duyem, ji bo heman hêzê, tiştekî bi girseya mezintir dê lezdaneke piçûktir bibîne.
Bo nimûne, kişandina selikeke kirînê ya vala ji kişandina selikeke tijî hêsantir e. Selikeke tijî giraniya wê mezintir e, ji ber vê yekê lezdan ji bo heman hêza kişandinê piçûktir e. Nimûneyên werzîşê jî zelal in: lezdana topeke tenîsê ji topeke bowlingê hêsantir e ji ber ku giraniya wê pir piçûktir e.
Qanûna Duyemîn a Newton di heman demê de dibe alîkar ku hêzên ku li ser tiştekî bandor dikin, wek xişandin, tengezariya di têlekê de, hêza biharê û giraniyê, werin analîzkirin. Dema çareserkirina pirsgirêkan, bi gelemperî diyagrama laşê azad tê bikar anîn da ku hemî hêzên di kar de nexşe bike da ku hêza encam bi rêkûpêk were hesibandin.
Qanûna Sêyemîn a Newton (Çalakî û Bertek)
Qanûna Sêyemîn a Newton dibêje: "Ji bo her çalakiyê, bertekek wekhev û berevajî heye." Ev tê vê wateyê ku heke cismê A hêzek li ser cismê B bike, wê hingê cismê B hêzek wekhev li ser cismê A bike lê di aliyekî berevajî de.
Ev qanûn pir caran bi şaşî tê fêmkirin ji ber ku mirov difikirin ku çalakî û bertek hevdu betal dikin. Bi rastî, ev her du hêz li ser du tiştên cuda tevdigerin, ji ber vê yekê ew hevdu li ser heman tiştî betal nakin. Mînakî, dema ku kesek li ser erdê radiweste, lingên wî hêzek ber bi jêr ve li ser erdê dikin (çalakî), û erd hêzek normal a ber bi jor ve li ser lingên wî dike (bertek). Ji ber ku hêza bertekê ji erdê têra xwe mezin e ku giraniya wan hevseng bike, ew kes dikare bêyî ku bikeve bisekine.
Nimûneyek din a pir navdar tevgera rokêtê ye. Rokêt gazê bi leza bilind ber bi paş ve diavêje (çalakî), paşê gaz bi pêş ve li ser rokêtê zextê dike (bertek), û rokêtê ber bi jor ve diavêje. Heman prensîb ji bo balonek bê girêdan jî derbas dibe: hewa di aliyekî de direve û balon di aliyê berevajî de tê avêtin.
Bicîhanîna Qanûnê Newton di Jiyana Rojane de
Qanûnên Newton di gelek çalakiyan de têne dîtin. Di veguhastinê de, sêwirana wesayîtan hêzên cûrbecûr ên wekî hêza motorê, berxwedana hewayê û xişandina lastîkan li ber çavan digire. Dema ku wesayîtek dizivire, hêza navend-sentrîpetal hewce ye ku rêça dorhêl a wesayîtê biparêze; heke xişandin têrê neke, wesayît dikare biqelişe.
Di endezyariyê de, çêkirina avahî û piran analîza hevsengiya hêzê (Qanûna Yekem a Newton) hewce dike. Divê avahî bi vî rengî werin sêwirandin ku hêz û kêliyên encam li xalên taybetî nebin sedema hilweşînê. Di teknolojiya alavên giran de, Qanûna Duyem a Newton tê bikar anîn da ku hêza ku ji bo makîneyek hewce ye ku barek taybetî hilde an biguhezîne were destnîşankirin.
Di werzîşê de, werzîşvan qanûna çalak-bertek bikar tînin. Bazdevanek li erdê dixe, ku bazdevan ber bi pêş ve dibe. Avjenek li avê dixe, ku avjen ber bi pêş ve dibe. Hêza pêşvebirinê çiqas bi bandor be, leza encam jî ewqas mezintir dibe.
Sînorkirinên Qanûnên Newtonê
Her çend pir bikêrhatî bin jî, qanûnên Newton sînorên wan hene. Ew ji bo tiştên makroskopîk ên bi leza kêm herî rast in. Di leza nêzîkî leza ronahiyê de, Teoriya rêlatîvîteyê ya Einstein rasttir e ji ber ku girseya bi bandor û dem êdî mutleq nînin. Di asta atom û perçeyên jêratomî de, mekanîka kuantumê pêdivî ye ji ber ku tevgera perçeyan tenê bi hêz û rêyên klasîk nayê ravekirin.
Lêbelê, ji bo piraniya pirsgirêkên rojane û gelek serlêdanên endezyariyê, Qanûnên Newton hîn jî rêbaza sereke ne ji ber ku ew hêsan, pratîkî û bi awayekî maqûl rast in.
Xelasî
Qanûnên Newton di fîzîka klasîk de bingehek girîng in ku têkiliya di navbera hêz û tevgerê de rave dikin. Qanûna Yekem a Newton dibêje ku heke hêza encam sifir be, tiştek dê rewşa tevgera xwe biparêze. Qanûna Duyem a Newton rave dike ku lezdan rasterast bi hêza encam re rêjeyî ye û berevajî rêjeyî bi girseyê re ye, ku wekî ΣF = m·a tê formulekirin. Qanûna Sêyem a Newton prensîba çalakî-bertekdanê tekez dike, ku her hêzek her gav hevkarek bi mezinahiya wekhev û rêça dijber heye.
Bi têgihîştina van hersê qanûnan, em dikarin rêzek fireh ji diyardeyên xwezayî û teknolojîk analîz bikin, ji tevgera hêsan di jiyana rojane de bigire heya sêwirandina makîne û wesayîtan. Tevî sînorkirinên wan di şert û mercên dijwar de, Qanûnên Newton hîn jî girîng in û yek ji destkeftiyên herî mezin di dîroka zanistê de pêk tînin.
-
Heke hûn bixwazin, ez dikarim bîblîyografyayekê, pêşgotinekê lê zêde bikim, an jî guhertoyek "bi formata dibistanê" (bi paşxane, daxuyaniya pirsgirêkê, armanc, nîqaş û encamnameyê) biafirînim.
