Статија за Њутновиот закон за движење
1. Дефиниција на сила
Сила е нешто што предизвикува телата да забрзуваат. Со други зборови, сила е нешто што се движи, запира или ја менува насоката на движење на некој предмет. Силата е векторска величина и затоа има големина и насока. Симболот за сила е F (Сила). F е општ симбол на сила. Постојат неколку видови сили и не сите сили го имаат симболот F. Единицата на меѓународниот систем е kg m/s2, односно Њутн.
2. Дефиниција на нето сила
Резултантната сила (ΣF) е збир од сите сили што дејствуваат на некој предмет. Силата е векторска величина, па затоа вкупната сила се пресметува врз основа на правилото за собирање вектори.
Вкупната сила = 10 њутни, насоката на вкупната сила е надесно.
Вкупната сила = 8 њутни, насоката на вкупната сила е надесно.
Вкупната сила = 0
Вкупната сила = 0
3. Њутнови закони за движење
Њутновите закони за движење се законите на физиката за движењето на некој предмет предложени од англискиот физичар Исак Њутн.
3.1 Прв Њутнов закон
Првиот Њутнов закон вели дека секое тело кое е во мирување останува во мирување, или дека секое тело кое се движи праволиниски со константна брзина
ќе продолжи да се движи праволиниски со константна брзина ако вкупната сила што дејствува на предметот е нула.
ΣF = 0
Оваа равенка е математичка изјава од првиот Њутнов закон.
Погледнете предмет околу вас, како што е маса или камен или било кој предмет. Маса што е во мирување ќе остане во мирување ако не се помести или не ѝ се даде надворешна сила како што е туркање или влечење. Дали постои сила што дејствува на маси, камења или предмети што се во мирување? Постои сила што дејствува на предметот, но збирот на сите сили што дејствуваат на предметот или вкупната сила е нула. Силите што дејствуваат на предметите што се уште се на површината на планети како Земјата се гравитацијата (w) и нормалната сила (N). Насоката на гравитационата сила е нормална на центарот на Земјата, насоката на нормалната сила е нормална нагоре. Големината на овие две сили е иста, но тие имаат спротивна насока, па вкупната сила е еднаква на нула.
Што е со предметите што се движат праволиниски со константна брзина? За да го разјасниме овој проблем, да претпоставиме дека туркате предмет, на пример, парче метал, на површината на подот. Откако ќе биде турнат, металот забавува и застанува поради триење. За металните парчиња да се движат подалеку или подолго, тогаш мора да ја измазните површината на подот и површината на металната плоча. Ако површината на подот е мазна и нема триење, металната плоча ќе продолжи да се движи и нема да застане. Дали нема сила што дејствува на металната плоча што се движи на површината на совршениот, мазен под? Постојат сили што дејствуваат на металните плочи, имено силата на гравитацијата и нормалната сила. И двете сили работат во вертикална насока и не влијаат на движењето на металните плочи во хоризонтална насока ако подот е мазен.
Вториот Њутнов закон вели дека ако вкупната сила што дејствува на некое тело не е еднаква на нула, тогаш телото ќе забрза. Големината на забрзувањето е пропорционална на големината на вкупната сила и обратно пропорционална на масата на телото. Насоката на забрзувањето е иста како и насоката на вкупната сила.
ΣF = ma
ΣF = вкупна сила (kg m/s² ) , m = маса (kg), a = забрзување (m/ s² )
Равенката 1.2 е математичка изјава од вториот Њутнов закон.
Ако забрзувањето е еднакво на нула (a = 0), тогаш равенката 1.2 се менува во равенката 1.1. Значи, првиот Њутнов закон е посебен случај на вториот Њутнов закон. Врз основа на равенката 1.2 се заклучува дека колку е поголема силата, толку е поголемо забрзувањето. Обратно, колку е поголема масата, толку е помало забрзувањето. Односот помеѓу силата, масата и забрзувањето е подобро разбран откако ќе спроведете експеримент во врска со ова.
Пример за проблем 1:
Определете ја големината и насоката на забрзувањето на предметите врз основа на сликата погоре…
решение:
ΣF = ma
4 кг м/с 2 = (1 кг) а
a = 4 kg m/s 2 : 1 kg = 4 m/s 2
Големината на забрзувањето = 4 m/s 2 , насоката на забрзувањето е надесно.
Пример за проблем 2:
Определете ја големината и насоката на забрзувањето врз основа на сликата погоре …
решение:
ΣF = ma
4 kg m/s 2 – 1 kg m/s 2 = (1 kg) a
3 кг м/с 2 = (1 кг) а
a = 3 кг м/с 2 : 1 кг
a = 3 м/ с²
Големината на забрзувањето = 3 m/s 2 , насоката на забрзувањето е надесно.
3.2.1 Тежина (w)
Тежината е силата на гравитација што дејствува врз масивен објект.
ΣF = ma
w = mg
Равенката 1.3 е равенката за пресметување на тежината на еден предмет.
w = тежина (kg m/s2 ) , m = маса (kg), g = забрзување на гравитацијата (m/s2 ) . Големината на гравитационото забрзување (g) на површината на Земјата е 9.8 m/s2 . За поедноставување на пресметките, g се заокружува на 10 m/ s2.
3.2.2 Нормална сила (N)
Нормалната сила е силата што дејствува на два предмета што се допираат еден со друг, при што насоката на нормалната сила е нормална на површината на допирната рамнина.
Набљудувајте предмети што се сè уште над површината на масата. Силата на гравитација или тежината исто така делува на предметот. Предметите не паѓаат слободно како овошјето што паѓа од дрво, бидејќи постои нормална сила. Тежината (w) и нормалата (N) се исти, но во спротивни насоки, така што вкупната сила врз предметот е нула.
ΣF = 0
N – w = 0
N = w
3.3 Трет Њутнов закон
Третиот Њутнов закон вели дека ако предметот 1 му дава сила на предметот 2, тогаш во исто време и предметот 2 му дава сила на предметот 1. Двете сили се исти, но насоката на двете сили е спротивна. Едната сила се нарекува дејство, а другата се нарекува реакција.
F акција = – F реакција
Равенката 1.3 е математичка изјава од третиот Њутнов закон. Негативниот знак во равенката 1.3 ја објаснува насоката на силата.
Експериментирајте за подобро да го разберете третиот Њутнов закон. Ако имате скејтборд, турнете го ѕидот додека стоите на скејтборд. Откако ќе го турнете ѕидот, скејтбордот се движи наназад. Насоката на вашата сила е напред, додека насоката на скејтбордот е назад.
Ова укажува дека ѕидот исто така ве наметнува. Кога го туркате ѕидот, во исто време, и ѕидот ве турка вас. Вашата сила на туркање делува на ѕидот, додека силата на туркање на ѕидот делува на вас. Двете сили се во исти, но во спротивни насоки. Можете да ја наречете едната сила како дејство, а другата како реакција.
Друг експеримент што може да се направи е да се дува гумен балон и откако гумениот балон ќе се прошири бидејќи е исполнет со воздух, да се пушти балонот. Откако ќе се пушти, балонот „лета“. Насоката на движење на балонот е спротивна од насоката на излегување на воздухот од балонот. Како да се објасни ова?
Кога отворот на балонот ќе се ослободи, балонот го турка воздухот надвор. Во исто време, воздухот го турка и балонот. Силата на туркање на воздухот предизвикува балонот да лета. Силата на балонот делува играјќи, силата на воздухот делува на балонот. Двете сили се исти, но насоката е спротивна.
Набљудувајте ја слика 2 и споредете ја со слика 3. Нормалната сила што дејствува на предмет (N) е силата дадена од рамна површина, како што е површината на масата. Во исто време, предметите даваат сила и на површината на масата (N'). И двете нормални сили (N и N') имаат иста големина, но се во спротивни насоки и дејствуваат на различни предмети. За разлика од w и N кои имаат иста големина и дејствуваат на истиот предмет. Значи, N и N' се сили на дејство-реакција.
