Ньютондун кыймыл мыйзамы жөнүндө макала
1. Күчтүн аныктамасы
Күч – бул нерселердин ылдамданышына себеп болгон нерсе. Башкача айтканда, күч – бул нерсенин кыймылын, токтоп калышын же кыймыл багытын өзгөрткөн нерсе. Күч – вектордук чоңдук, ошондуктан анын чоңдугу жана багыты бар. Күчтүн символу – F (Күч). F – күчтүн жалпы символу. Күчтөрдүн бир нече түрү бар жана бардык эле күчтөрдүн F символу жок. Эл аралык система бирдиги – кг м/с2, башкача айтканда, Ньютон.
2. Таза күчтүн аныктамасы
Натыйжада пайда болгон күч (ΣF) - бул нерсеге таасир этүүчү бардык күчтөрдүн суммасы. Күч - вектордук чоңдук, ошондуктан жалпы күч векторду кошуу эрежесинин негизинде эсептелет.
Жалпы күч = 10 Ньютон, жалпы күчтүн багыты оңго.
Жалпы күч = 8 Ньютон, жалпы күчтүн багыты оңго.
Жалпы күч = 0
Жалпы күч = 0
3. Ньютондун кыймыл мыйзамдары
Ньютондун кыймыл мыйзамдары - бул англис физиги Исаак Ньютон тарабынан сунушталган объекттин кыймылы жөнүндөгү физика мыйзамдары.
3.1 Ньютондун биринчи закону
Ньютондун биринчи мыйзамында тынч абалдагы ар бир нерсе тынч абалда калат же туруктуу ылдамдыкта түз кыймылдаган ар бир нерсе
эгерде нерсеге таасир этүүчү жалпы күч нөлгө барабар болсо, ал туруктуу ылдамдыкта түз кыймылдай берет.
ΣF = 0
Бул теңдеме Ньютондун биринчи законунан алынган математикалык билдирүү болуп саналат.
Айланаңыздагы нерсени, мисалы, столду, ташты же башка нерсени көрүңүз. Тынч турган стол жылдырылбаса же түртүү же тартуу сыяктуу тышкы күч берилбесе, тынч бойдон калат. Столдорго, таштарга же тынч турган нерселерге таасир этүүчү күч жокпу? Нерсеге таасир этүүчү күч бар, бирок нерсеге таасир этүүчү бардык күчтөрдүн суммасы же жалпы күч нөлгө барабар. Жер сыяктуу планеталардын бетинде дагы эле турган нерселерге таасир этүүчү күчтөр тартылуу күчү (w) жана нормалдуу күч (N). Тартылуу күчүнүн багыты жердин борборуна перпендикуляр, нормалдуу күчтүн багыты өйдө карай перпендикуляр. Бул эки күчтүн чоңдугу бирдей, бирок алардын багыты карама-каршы, ошондуктан жалпы күч нөлгө барабар.
Ал эми түз ылдамдыкта туруктуу кыймылдап жаткан нерселер жөнүндө эмне айтууга болот? Бул маселени тактоо үчүн, сиз бир нерсени, мисалы, металл бөлүгүн полдун бетине түрттүңүз дейли. Түртүлгөндөн кийин, металл сүрүлүүдөн улам жайлап, токтоп калган. Металл бөлүктөрү алысыраак же узакка жылышы үчүн, полдун бетин жана металл плитанын бетин тегиздөө керек. Эгерде полдун бети жылмакай болсо жана сүрүлүү болбосо, металл плита кыймылдай берет жана токтобойт. Идеалдуу, жылмакай полдун бетинде кыймылдап жаткан металл плитага таасир этүүчү күч жокпу? Металл плиталарда иштеген күчтөр бар, атап айтканда, тартылуу күчү жана нормалдуу күч. Бул эки күч тең вертикалдуу багытта иштейт жана эгер пол жылмакай болсо, металл плиталардын горизонталдуу багытта кыймылына таасир этпейт.
Ньютондун экинчи мыйзамында эгерде нерсеге таасир этүүчү жалпы күч нөлгө барабар болбосо, анда нерсе ылдамдайт деп айтылат. Ылдамдануунун чоңдугу жалпы күчтүн чоңдугуна пропорционалдуу жана нерсенин массасына тескери пропорционалдуу. Ылдамдануунун багыты жалпы күчтүн багыты менен бирдей.
ΣF = ma
ΣF = жалпы күч (кг м/с² ) , m = масса (кг), a = ылдамдануу (м/ с² )
1.2-теңдеме Ньютондун экинчи законунан алынган математикалык билдирүү болуп саналат.
Эгерде ылдамдануу 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 бул боюнча эксперимент жүргүзгөндөн кийин жакшыраак түшүнүлөт.
1-үлгү маселе:
Жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй, нерселердин ылдамдануусунун чоңдугун жана багытын аныктаңыз...
Solution:
ΣF = ma
4 кг м/с 2 = (1 кг) а
a = 4 кг м/с 2 : 1 кг = 4 м/с 2
Ылдамдануунун чоңдугу = 4 м/с2 , ылдамдануунун багыты оңго.
2-үлгү маселе:
Жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй, ылдамдануунун чоңдугун жана багытын аныктагыла...
Solution:
ΣF = ma
4 кг м/с 2 – 1 кг м/с 2 = (1 кг) а
3 кг м/с 2 = (1 кг) а
а = 3 кг м/с 2 : 1 кг
а = 3 м/ с2
Ылдамдануунун чоңдугу = 3 м/с2 , ылдамдануунун багыты оңго.
3.2.1 Салмагы (w)
Салмак - бул массалык нерсеге таасир этүүчү тартылуу күчү.
ΣF = ma
w = мг
1.3-теңдеме - бул нерсенин салмагын эсептөөчү теңдеме.
w = салмак (кг м/с² ) , m = масса (кг), g = тартылуу күчүнүн ылдамдануусу (м/с² ) . Жер бетиндеги тартылуу күчүнүн ылдамдануусунун чоңдугу (g) 9.8 м/с² . Эсептөөлөрдү жөнөкөйлөтүү үчүн g 10 м/ с² чейин тегеректелет.
3.2.2 Нормалдуу күч (Н)
Нормалдуу күч – бул бири-бирине тийип турган эки нерсеге таасир этүүчү күч, мында нормалдуу күчтүн багыты тийүү тегиздигинин бетине перпендикуляр болот.
Столдун бетинин үстүндө турган нерселерди байкаңыз. Тартылуу күчү же салмак күчү да нерсеге таасир этет. Заттар дарактан түшкөн мөмө сыяктуу эркин түшпөйт, анткени нормалдуу күч бар. Салмак (w) жана нормал (N) бирдей, бирок карама-каршы багыттар, ошондуктан нерсеге таасир этүүчү жалпы күч нөлгө барабар.
ΣF = 0
N – w = 0
N = w
3.3 Ньютондун үчүнчү мыйзамы
Ньютондун үчүнчү мыйзамында эгер 1-нерсе 2-нерсеге күч берсе, анда ошол эле учурда 2-нерсе 1-нерсеге күч берет деп айтылат. Эки күч бирдей, бирок эки күчтүн багыты карама-каршы. Бир күч аракет деп аталат, экинчиси реакция деп аталат.
F аракети = – F реакциясы
1.3-теңдеме Ньютондун үчүнчү мыйзамынан алынган математикалык билдирүү болуп саналат. 1.3-теңдемедеги терс белги күчтүн багытын түшүндүрөт.
Ньютондун үчүнчү мыйзамын жакшыраак түшүнүү үчүн эксперимент жасаңыз. Эгер сизде скейтборд болсо, скейтборддун үстүндө туруп дубалды түртүңүз. Дубалды түрткөндөн кийин, скейтборд артка жылат. Күчүңүздүн багыты алдыга, ал эми скейтборддун багыты артка карай.
Бул дубалдын да сизди мажбурлап жатканын көрсөтүп турат. Сиз дубалды түрткөнүңүздө, ошол эле учурда дубал да сизди түртөт. Сиздин түртүү күчүңүз дубалга иштейт, ал эми дубалдын түртүү күчү сизге таасир этет. Эки күч тең бирдей, бирок карама-каршы багытта. Бир күчтү аракет, экинчисин реакция деп атасаңыз болот.
Дагы бир эксперимент - резина шарды үйлөө жана резина шар абага толгондуктан кеңейгенден кийин, аны коё берүү. Которулгандан кийин, шар "учуп" баратат. Шардын кыймыл багыты шардан абанын чыгуу багытына карама-каршы келет. Муну кантип түшүндүрсө болот?
Шардын оозу ачылганда, шар абаны түртүп чыгарат. Ошол эле учурда аба да шарды түртөт. Аба түртүүчү күч шардын учушуна алып келет. Шардын күчү ойногондо иштейт, абанын күчү шарга таасир этет. Эки күч бирдей, бирок багыты карама-каршы.
2-сүрөткө көңүл буруп, аны 3-сүрөт менен салыштырыңыз. Нерсеге таасир этүүчү нормалдуу күч (N) - бул столдун бети сыяктуу жалпак бет тарабынан берилген күч. Ошол эле учурда, нерселер да столдун бетине (N') күч берет. Бул нормалдуу күчтөрдүн экөө тең (N жана N') бирдей чоңдукка ээ, бирок карама-каршы багыттар боюнча жайгашкан жана ар кандай нерселерге иштейт. w жана N айырмаланып, алар бирдей чоңдукка ээ жана бир эле нерсеге иштейт. Демек, N жана N' - аракет-реакция күчтөрү.
