Ньютондун мыйзамдары

Ньютондун кыймыл мыйзамдары үч мыйзамдан турат, атап айтканда, Ньютондун биринчи мыйзамы, Ньютондун экинчи мыйзамы жана Ньютондун үчүнчү мыйзамы.

Ньютондун биринчи закону

Ньютондун биринчи мыйзамында, эгерде нерсеге таасир этүүчү жалпы күч нөлгө барабар болсо, тынч турган ар бир нерсе тынч бойдон калат же туруктуу ылдамдыкта түз сызык боюнча кыймылдаган ар бир нерсе туруктуу ылдамдыкта түз сызык боюнча кыймылдай берет деп айтылат.

Айланаңыздагы нерсени, мисалы, столду, ташты же башка нерсени карап көрөлү. Тынч турган стол жылдырылбаса же түртүү же тартуу күчү сыяктуу тышкы күч берилбесе, ал тынч абалда калат. Ошо сыяктуу эле, тынч турган башка объектилер да. Столдо, ташта же тынч турган башка объектиде аракет кылган күчтөр жокпу? Объектиге аракет кылган күчтөр бар, бирок объектиге аракет кылган бардык күчтөрдүн суммасы же жалпы күч нөлгө барабар. Жер сыяктуу планетанын бетинде тынч турган объектиге аракет кылган күчтөр тартылуу күчү (w) жана нормалдуу күч (N). Тартылуу күчүнүн багыты Жердин борборуна карай ылдый карай перпендикуляр, ал эми нормалдуу күчтүн багыты өйдө карай перпендикуляр. Бул эки күчтүн чоңдугу бирдей, бирок багыты боюнча карама-каршы, ошондуктан жалпы күч нөлгө барабар.

Ал эми түз сызык боюнча туруктуу ылдамдыкта кыймылдаган нерсе жөнүндө эмне айтууга болот? Муну тактоо үчүн, сиз металл сыяктуу нерсени полго түртүп жатасыз дейли. Түртүлгөндөн кийин, металл бөлүгү жайлап, андан кийин ... бар болгондуктан токтоп калат. сүрүлүү күчүМеталл бөлүктөрү алысыраак же узакыраак жылышы үчүн, полдун жана металл бөлүктөрдүн бетин тегиздөө керек. Полдун жана металл бөлүктөрдүн бети канчалык тегиз болсо, металл бөлүктөрү ошончолук алыска жылат. Эгерде полдун бети кемчиликсиз жылмакай болсо жана сүрүлүү болбосо, металл бөлүктөрү кыймылдай берет жана токтобойт. Кемчиликсиз жылмакай полдун бетинде кыймылдап жаткан металл бөлүккө таасир этүүчү күч жокпу? Металл бөлүктөрүнө таасир этүүчү күчтөр бар, атап айтканда, тартылуу күчү жана нормалдуу күчтөр. Бул эки күч вертикалдык багытта иштейт жана эгер пол кемчиликсиз жылмакай болсо, металл бөлүктөрдүн горизонталдык багытта кыймылына таасир этпейт.

Ньютондун экинчи мыйзамы

Ньютондун экинчи мыйзамында эгерде нерсеге таасир этүүчү жалпы күч нөлгө барабар болбосо, нерсе ылдамдайт деп айтылат. Ылдамдануунун чоңдугу жалпы күчтүн чоңдугуна пропорционалдуу жана нерсенин массасына тескери пропорционалдуу. Ылдамдануунун багыты жалпы күчтүн багыты менен бирдей.

ΣF = ma(1.2)

Сүрөттөмө: ΣF = жалпы күч (кг м/с²), m = масса (кг), a = ылдамдануу (м/с²)

1.2-теңдеме Ньютондун экинчи мыйзамынын математикалык туюнтмасы болуп саналат.

Эгерде ылдамдануунун чоңдугу нөлгө барабар болсо (a = 0), анда 1.2-теңдеме 1.1-теңдемеге өзгөрөт. Демек, Ньютондун биринчи мыйзамы Ньютондун экинчи мыйзамынын өзгөчө учуру болуп саналат.

1.2-теңдемеге таянып, күч канчалык чоң болсо, ылдамдануу ошончолук чоң болот деген тыянак чыгарылат. Тескерисинче, масса канчалык чоң болсо, ылдамдануу ошончолук кичине болот. Күч, масса жана ылдамдануунун ортосундагы байланыш ушуга байланыштуу эксперименттерди жүргүзгөндөн кийин жакшыраак түшүнүлөт. Жүргүзүлүшү мүмкүн болгон бир эксперимент - бул эркин түшүүчү массаны колдонуп, рельстердеги динамикалык поездди ылдамдатуу боюнча эксперимент. Поезддин ылдамдануусун аныктоо үчүн тикер таймерин колдонуңуз.

Ньютондун үчүнчү мыйзамы

Ньютондун үчүнчү мыйзамында эгер 1-нерсе 2-нерсеге күч тийгизсе, анда ошол эле учурда 2-нерсе 1-нерсеге күч тийгизет деп айтылат. Эки күчтүн тең чоңдугу бирдей, бирок эки күчтүн багыты карама-каршы. Бир күч аракет, экинчи күч реакция (аракет-реакция күчү) деп аталат.

F_{иш-аракет} = – Ф_{реакция}                                      (1.3)

1.3-теңдеме Ньютондун үчүнчү мыйзамынын математикалык туюнтмасы болуп саналат. 1.3-теңдемедеги терс белги күчтүн багытын көрсөтөт.

Ньютондун үчүнчү мыйзамын жакшыраак түшүнүү үчүн эксперимент жүргүзүңүз. Эгер сизде скейтборд болсо, анын үстүндө туруп дубалга түртүңүз. Дубалга түрткөндөн кийин, скейтборд артка жылат. Сиздин түртүүңүз алдыга, ал эми скейтборд артка жылат. Бул дубалдын да сизге каршы түртүп жатканын көрсөтүп турат. Сиз дубалга түрткөндө, ошол эле учурда дубал да сизге каршы түртүп жатат. Сиздин түртүүчү күчүңүз дубалга таасир этет, ал эми дубалдын түртүүчү күчү сизге таасир этет. Эки күчтүн чоңдугу бирдей, бирок багыты карама-каршы. Бир күчтү аракет, экинчисин реакция деп атасаңыз болот.

Дагы бир эксперимент - резина шарды үйлөтүп, андан кийин ал үйлөнүп, абага толгондон кийин коё берүү. Аны коё бергенден кийин, шар "учуп" кетет. Шардын кыймылынын багыты шардан аба чыгып жаткан багытка карама-каршы келет. Муну кантип түшүндүрсө болот? Шардын оозу чыгарылганда, шар абаны түртүп чыгарат. Ошол эле учурда аба шарды да түртөт. Абанын түртүүсү шардын учушуна алып келет. Шардын түртүүсү абага, ал эми абанын түртүүсү шарга таасир этет. Эки күчтүн чоңдугу бирдей, бирок багыты карама-каршы.

Маселелердин мисалы

1. 4 нерсе бар, банан = 4 кг, китеп = 0,8 кг, баскетбол = 3,5 кг, манго = 1,2 кг. Себет одоно тегиз беттин үстүндө 30 Н күч менен тартылат (μ = 0,4). Себет туура жылышы үчүн (себеттин массасы эске алынбайт), себетке салынышы керек болгон нерсе...

Талкуу

Ал белгилүү:

Банандын массасы (м)₁) = 4 кг

Китептин массасы (м)₂) = 0,8 кг

Топтун массасы (м₃) = 3,5 кг

Мангонун массасы (м₄) = 1,2 кг

Тартылуу күчү (F) = 30 Н

Статикалык сүрүлүү коэффициенти (μ_s) = 0,4

Тартылуу күчүнөн улам ылдамдануу (g) = 10 м/с²

Себеттин массасын эске албаңыз

Статикалык сүрүлүү күчү (f_s) объект дагы эле тынч абалда жана кыймылдоого даярданып жатканда иштейт, ал эми кинетикалык сүрүлүү объект кыймылдап жатканда иштейт.

Суроо берилди: Объекттин массасы

Жооп:

Себет тартуу күчүнүн чоңдугу (F) статикалык сүрүлүү күчүнүн чоңдугуна (f) барабар болгондо так кыймылдайт._s).

Статикалык сүрүлүү күчүнүн чоңдугун эсептегиле (f_s):

f_s = μ_s N = μ_s w = μ_s мг = (0,4)(м)(10)

f_s = 4 м

Так себет жылат:

F = f_s

30 = 4 м

м = 30/4

m = 7,5 кг

Банандын массасы 4 кг + шардын массасы 3,5 кг = 7,5 кг

Себетке салынышы керек болгон буюмдар - банандар жана шарлар.

2. 2014/2015 SMA/MA физика боюнча улуттук экзамендин №5 суроосу

Төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөндөй, массасы 6 кг болгон А жана массасы 4 кг болгон В нерселер аркан менен бириктирилип, F = 60 Н күч менен тартылган.

Эгерде система кыймылда болсо жана алардын ортосундагы кинетикалык сүрүлүү коэффициентиэки объектиси бар полдун бети 0,5 (тг θ = 3/4), жана g = 10 мс^-2, анда ал чоңооба, эки нерсени туташтырган Т-саптагы тартылуу күчү....

A. 28,8 Н

B. 30,0 Н

C. 39,6 Н

D. 48,0 Н

Чыгыш 50,0 Түндүк

Талкуу

Белгилүү болгондой:

А объектисинин массасы (м)_A) = 6 кг

B объектисинин массасы (м)_B) = 4 кг

Тартылуу күчү (F) = 60 Ньютон

Нерсе менен полдун ортосундагы кинетикалык сүрүлүү коэффициенти (μ)_k) = 0,5

Тартылуу күчүнөн улам ылдамдануу (g) = 10 м/с²

Тангенс θ = 3/4

Суроо берилди: Ал чоңбу?ооба, аркандын тартылуусу T

Жооп:

F күчүнүн горизонталдык компоненти:

F_x = F cos θ

F_x = (60)(4/5) = (4)(12) = 48 N

F күчүнүн вертикалдык компоненти:

F_y = F sin θ

F_y = (60)(3/5) = (3)(12) = 36 N

А объектисинин нормалдуу күчү:

N_A = w_A = м_A g = (6)(10) = 60 N

В объектисинин нормалдуу күчү:

N_B + F_y - w_B = 0

N_B + F_y = w_B

N_B = w_B - F_y = м_B g – F_y = (4)(10) – 36 = 40 – 36 = 4 N

А объектиси менен полдун ортосундагы кинетикалык сүрүлүү күчү:

f_kA = μ_k N_A = (0,5)(60) = 30 Н

В объектиси менен полдун ортосундагы кинетикалык сүрүлүү күчү:

f_kB = μ_k N_B = (0,5)(4) = 2 Н

Эки объекттин тең ылдамдануусун эсептегиле:

ΣF = ma

F_x – Т + Т – ф_kB - f_kA = (м_A + м_B) жана

Т жибиндеги тартуу күчү жиптин узундугу боюнча бирдей чоңдукка ээ жана карама-каршы багытка ээ, ошондуктан ал теңдемеден алынып салынат.

F_x - f_kB - f_kA = (м_A + м_B) жана

48 – 2 – 30 = (6 + 4) а

16 = 10 а

а = 16/10

a = 1,6 м/с²

Аркандын тартуу күчүн эсептегиле Т:

А объектисин карап көрөлү. А объектисине горизонталдык (горизонталдык) багытта таасир этүүчү күчтөр - бул оңго багытталган аркандын тартылуу күчү (T) жана кинетикалык сүрүлүү күчү (f)._kA) сол жакта жайгашкан.

ΣF = ma

T_A - f_kA = м_A a

T_A - 30 = (6)(1,6)

T_A - 30 = 9,6

T_A = 9,6 + 30 = 39,6 Н

В объектисин карап көрөлү. В объектисине горизонталдык (горизонталдык) багытта таасир этүүчү күчтөр F күчү болуп саналат._x оңго багытталган кинетикалык сүрүлүү күчү (f_kB) жана солго багытталган аркандын тартылуу күчү (T).

ΣF = ma

F_x - f_kB - T_B = м_B a

48 – 2 – Т_B = (4)(1,6)

46 – Т_B = 6,4

46 – 6,4 = Т_B

T_B = 39,6 N

Ошентип, А (T) объектисине таасир этүүчү жиптеги тартылуу күчү_A) = B (T) объектисине таасир этүүчү аркандагы тартылуу күчү_B) = 39,6 Н.

Туура жооп - C.

3. 2014/2015 SMA/MA физика боюнча улуттук экзамендин №5 суроосу

Төмөнкү сүрөттү караңыз!

F күчүнүн натыйжасында объектилер системасы кыймылдайт. Эгерде пол тегиз эмес болсо жана эки блок менен полдун ортосундагы кинетикалык сүрүлүү коэффициенти 0,2 болсо, анда эки объекттин ылдамдануусу кандай? (cos 37^o = 0,8, күнөө 37^o = 0,6)

A. 2,6 мс^-2

B. 4,0 мс^-2

C. 5,2 мс^-2

D. 7,8 мс^-2

E. 10,2 мс^-2

Талкуу

Белгилүү болгондой:

А объектисинин массасы (м)_A) = 4 кг

B объектисинин массасы (м)_B) = 2 кг

Тартылуу күчү (F) = 30 Ньютон

Нерсе менен полдун ортосундагы кинетикалык сүрүлүү коэффициенти (μ)_k) = 0,2

Тартылуу күчүнөн улам ылдамдануу (g) = 10 м/с²

¼т¼¼д¼н баш 37^o = 0,8

күнөө 37^o = 0,6

Суроо берилди: Эки объект тең кандай ылдамданууну сезишет?

Жооп:

F күчүнүн горизонталдык компоненти:

F_x = F cos θ

F_x = (30)(0,8) = 24 Н

F күчүнүн вертикалдык компоненти:

F_y = F sin θ

F_y = (30)(0,6) = 18 Н

А объектисинин нормалдуу күчү:

N_A = w_A = м_A g = (4)(10) = 40 N

В объектисинин нормалдуу күчү:

N_B + F_y - w_B = 0

N_B + F_y = w_B

N_B = w_B - F_y = м_B g – F_y = (2)(10) – 18 = 20 – 18 = 2 N

А объектиси менен полдун ортосундагы кинетикалык сүрүлүү күчү:

f_kA = μ_k N_A = (0,2)(40) = 8 Н

В объектиси менен полдун ортосундагы кинетикалык сүрүлүү күчү:

f_kB = μ_k N_B = (0,2)(2) = 0,4 Н

Эки объекттин тең ылдамдануусун эсептегиле:

ΣF = ma

F_x - f_kB - f_kA = (м_A + м_B) жана

24 – 0,4 – 8 = (4 + 2) а

15,6 = 6 а

а = 15,6/6

a = 2,6 м/с²

Туура жооп - А.