Ньютоны хууль

Ньютоны хөдөлгөөний хууль нь Ньютоны нэгдүгээр хууль, Ньютоны хоёрдугаар хууль, Ньютоны гуравдугаар хууль гэсэн гурван хуультай.

Ньютоны анхны хууль

Ньютоны нэгдүгээр хуульд хэрэв биетэд үйлчилж буй нийт хүч тэг бол тайван байгаа бүх биет тайван хэвээр байх эсвэл тогтмол хурдтайгаар шулуун шугамаар хөдөлж буй бүх биет тогтмол хурдтайгаар шулуун шугамаар хөдөлсөөр байх болно гэж заасан байдаг.

Эргэн тойрон дахь объектыг, жишээлбэл ширээ, чулуу эсвэл бусад объектыг авч үзье. Хэрэв хөдөлгөөнгүй байгаа ширээг хөдөлгөхгүй эсвэл түлхэх, татах хүч гэх мэт гадны хүч үйлчлэхгүй бол хөдөлгөөнгүй хэвээр байна. Үүнтэй адил хөдөлгөөнгүй байгаа бусад объектууд. Ширээ, чулуу эсвэл хөдөлгөөнгүй байгаа бусад объект дээр үйлчлэх хүч байхгүй юу? Объект дээр үйлчлэх хүч байдаг боловч объект дээр үйлчлэх бүх хүчний нийлбэр эсвэл нийт хүчний нийлбэр тэгтэй тэнцүү байна. Дэлхий шиг гаригийн гадаргуу дээр хөдөлгөөнгүй байгаа объект дээр үйлчлэх хүч нь таталцал (w) ба хэвийн хүч (N). Таталцлын хүчний чиглэл нь дэлхийн төв рүү перпендикуляр доош чиглэсэн, хэвийн хүчний чиглэл нь дээшээ перпендикуляр байна. Эдгээр хоёр хүчний хэмжээ нь ижил боловч чиглэлийн хувьд эсрэг тул нийт хүч тэгтэй тэнцүү байна.

Тогтмол хурдтайгаар шулуун шугамаар хөдөлж буй объектын талаар юу хэлэх вэ? Үүнийг тодруулахын тулд та металл гэх мэт объектыг шалан дээгүүр түлхэж байна гэж бодъё. Түлхсэний дараа металл хэсэг удааширч, дараа нь ... байгаагаас болж зогсдог. үрэлтийн хүчМеталл хэсгүүдийг цааш эсвэл урт хөдөлгөхийн тулд та шалны гадаргуу болон металл хэсгүүдийн гадаргууг тэгшлэх хэрэгтэй. Шалны гадаргуу болон металл хэсгүүдийн гадаргуу тэгш байх тусам металл хэсгүүд төдий чинээ хол хөдөлдөг. Хэрэв шалны гадаргуу төгс тэгш бөгөөд үрэлт байхгүй бол металл хэсгүүд хөдөлсөөр байх бөгөөд зогсохгүй. Төгс тэгш шалны гадаргуу дээр хөдөлж буй металл хэсэгт үйлчилдэг хүч байхгүй гэж үү? Металл хэсгүүдэд үйлчилдэг хүчнүүд байдаг, тухайлбал таталцал болон хэвийн хүч. Эдгээр хоёр хүч нь босоо чиглэлд ажилладаг бөгөөд шал нь төгс тэгш байвал хэвтээ чиглэлд металл хэсгүүдийн хөдөлгөөнд нөлөөлдөггүй.

Ньютоны хоёрдугаар хууль

Ньютоны хоёрдугаар хуульд хэрэв объектод үйлчлэх нийт хүч тэг биш бол объект хурдасна гэж заасан байдаг. Хурдатгалын хэмжээ нь нийт хүчний хэмжээтэй пропорциональ бөгөөд объектын масстай урвуу пропорциональ байна. Хурдатгалын чиглэл нь нийт хүчний чиглэлтэй ижил байна.

ΣF = ma(1.2)

Тайлбар: ΣF = нийт хүч (кг м/с²), m = масс (кг), a = хурдатгал (м/с)²)

1.2-р тэгшитгэл нь Ньютоны хоёр дахь хуулийн математикийн илэрхийлэл юм.

Хэрэв хурдатгалын хэмжээ тэгтэй тэнцүү бол (a = 0) 1.2 тэгшитгэл нь 1.1 тэгшитгэл болж өөрчлөгдөнө. Тиймээс Ньютоны нэгдүгээр хууль нь Ньютоны хоёрдугаар хуулийн тусгай тохиолдол юм.

1.2-р тэгшитгэлд үндэслэн хүч их байх тусам хурдатгал их байна гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Үүний эсрэгээр, масс их байх тусам хурдатгал бага байна. Үүнтэй холбоотой туршилтуудыг хийсний дараа хүч, масс, хурдатгалын хоорондын хамаарлыг илүү сайн ойлгодог. Хийж болох нэг туршилт бол чөлөөтэй унаж буй массыг ашиглан төмөр зам дээрх динамик галт тэргийг хурдасгах туршилт юм. Галт тэрэгний хурдатгалыг тодорхойлохын тулд тикер таймер ашиглана уу.

Ньютоны Гуравдугаар Хууль

Ньютоны гуравдугаар хуульд хэрэв 1-р объект 2-р объект дээр хүч үйлчилбэл 2-р объект мөн адил 1-р объект дээр хүч үйлчилнэ гэж заасан байдаг. Хоёр хүчний хэмжээ ижил боловч хоёр хүчний чиглэл эсрэг байна. Нэг хүчийг үйлдэл, нөгөө хүчийг урвал (үйлдэл-урвалын хүч) гэж нэрлэдэг.

F_эсрэг = – F_{хариу үйлдэл}                                      (1.3)

1.3-р тэгшитгэл нь Ньютоны гуравдугаар хуулийн математикийн илэрхийлэл юм. 1.3-р тэгшитгэл дэх сөрөг тэмдэг нь хүчний чиглэлийг заана.

Ньютоны гурав дахь хуулийг илүү сайн ойлгохын тулд туршилт хий. Хэрэв танд тэшүүр байгаа бол ханан дээр зогсож байхдаа түлх. Ханан дээр түлхсэний дараа тэшүүр арагшаа хөдөлнө. Таны түлхэлт урагшаа, тэшүүр арагшаа хөдөлнө. Энэ нь хана бас таныг түлхэж байгааг харуулж байна. Та хананд түлхэхэд хана бас таныг түлхэж байна. Таны түлхэх хүч ханан дээр үйлчилдэг бол хананы түлхэх хүч танд үйлчилдэг. Хоёр хүч нь хэмжээгээрээ тэнцүү боловч чиглэлээрээ эсрэг байна. Та нэг хүчийг үйлдэл, нөгөөг нь урвал гэж нэрлэж болно.

Таны хийж чадах өөр нэг туршилт бол резинэн бөмбөлөгийг үлээгээд, дараа нь хийлж, агаараар дүүрсний дараа нь гаргах явдал юм. Үүнийг гаргасны дараа бөмбөлөг "нисдэг". Бөмбөлөгний хөдөлгөөний чиглэл нь бөмбөлөгөөс агаар гарч буй чиглэлийн эсрэг байна. Үүнийг хэрхэн тайлбарлах вэ? Бөмбөлөгний амыг гаргахад бөмбөлөг агаарыг түлхдэг. Үүний зэрэгцээ агаар нь бөмбөлгийг түлхдэг. Агаарын түлхэлт нь бөмбөлгийг нисэхэд хүргэдэг. Бөмбөлөгний түлхэлт нь агаарт, агаарын түлхэлт нь бөмбөлөгт үйлчилдэг. Хоёр хүч нь хэмжээнээрээ тэнцүү боловч чиглэлээрээ эсрэг байна.

Бодлогын жишээ

1. Гадил = 4 кг, ном = 0,8 кг, сагсан бөмбөг = 3,5 кг, манго = 1,2 кг гэсэн 4 зүйл байна. Сагсыг барзгар хавтгай гадаргуу дээр 30 Н хүчээр татна (μ = 0,4). Сагс зөв хөдлөхийн тулд (сагсны массыг тооцохгүй), сагсанд хийх ёстой зүйл нь...

Хэлэлцүүлэг

Энэ нь мэдэгдэж байна:

Гадил жимсний масс (м₁) = 4 кг

Номын масс (м)₂) = 0,8 кг

Бөмбөгний масс (м₃) = 3,5 кг

Мангоны масс (м₄) = 1,2 кг

Суналтын хүч (F) = 30 Н

Статик үрэлтийн коэффициент (μ_s) = 0,4

Таталцлын хүчнээс үүдэлтэй хурдатгал (g) = 10 м/с²

Сагсны массыг үл тоомсорлоорой

Статик үрэлтийн хүч (f)_s) нь объект хөдөлгөөнгүй хэвээр байх үед ажилладаг бол кинетик үрэлт нь объект хөдөлж байх үед ажилладаг.

Асуусан: Объектын масс

Хариулт:

Татах хүчний хэмжээ (F) нь статик үрэлтийн хүчний хэмжээ (f)-тэй тэнцүү байх үед сагс яг хөдөлнө._s).

Статик үрэлтийн хүчний хэмжээг тооцоол (f)_s):

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

f_s = 4 м

Яг сагс хөдлөх болно:

F = f_s

30 = 4 м

м = 30/4

м = 7,5 кг

Гадил жимсний масс 4 кг + бөмбөлөгний масс 3,5 кг = 7,5 кг

Сагсанд хийх ёстой зүйлс бол гадил жимс, бөмбөлөг юм.

2. 2014/2015 оны Физикийн SMA/MA улсын шалгалтын 5 дугаар асуулт

Дараах зурагт үзүүлсэн шиг 6 кг масстай А болон 4 кг масстай В объектуудыг олсоор холбож, F = 60 Н хүчээр татав.

Хэрэв систем хөдөлж байгаа бол тэдгээрийн хоорондох кинетик үрэлтийн коэффициентхоёр объекттой шалны гадаргуу 0,5 (tg) θ = 3/4), ба g = 10 мс^-2тэгвэл энэ нь том байнатийм ээ, хоёр объектыг холбосон Т утаснуудын таталт нь ....

А. 28,8 Н

Б. 30,0 Н

C. 39,6 N

D. 48,0 N

Зүүн 50,0 Н

Хэлэлцүүлэг

Энэ нь мэдэгдэж байгаа зүйл:

А объектын масс (м)_A) = 6 кг

B объектын масс (м)_B) = 4 кг

Суналтын хүч (F) = 60 Ньютон

Объект ба шалны хоорондох кинетик үрэлтийн коэффициент (μ)_k) = 0,5

Таталцлын хүчнээс үүдэлтэй хурдатгал (g) = 10 м/с²

Тангенс θ = 3/4

Асуусан: Том уу?тийм олсны таталт T

Хариулт:

F хүчний хэвтээ бүрэлдэхүүн хэсэг:

F_x = F cos θ

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

F хүчний босоо бүрэлдэхүүн хэсэг:

F_y = F sin θ

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

А объектын хэвийн хүч:

N_A = w_A = м_A g = (6)(10) = 60 N

В объектын хэвийн хүч:

N_B + Ф_y - w_B = 0

N_B + Ф_y = w_B

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

А объект ба шалны хоорондох кинетик үрэлтийн хүч:

f_kA = μ_k N_A = (0,5)(60) = 30 Н

B объект болон шалны хоорондох кинетик үрэлтийн хүч:

f_kB = μ_k N_B = (0,5)(4) = 2 Н

Хоёр объектын хурдатгалыг тооцоол:

ΣF = ma

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

Т чавхдаст үйлчлэх хүч нь чавхдасны уртын дагуу ижил хэмжээтэй бөгөөд эсрэг чиглэлтэй тул тэгшитгэлээс хасагдана.

F_x - f_kB - f_kA = (м_A + м_B) a

48 – 2 – 30 = (6 + 4) a

16 = 10 а

а = 16/10

a = 1,6 м/с²

Олсны таталтын хүчийг тооцоол Т:

А объектыг авч үзье. Хэвтээ (хэвтээ) чиглэлд А объект дээр үйлчилдэг хүч нь баруун тийш чиглэсэн олсны таталтын хүч (T) болон кинетик үрэлтийн хүч (f) юм._kA) нь зүүн талд байна.

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 объектыг авч үзье. В объект дээр хэвтээ (хэвтээ) чиглэлд үйлчилж буй хүч нь F хүч юм._x баруун тийш чиглэсэн кинетик үрэлтийн хүч (f)_kB) ба зүүн тийш чиглэсэн олсны таталтын хүч (T).

ΣF = ma

F_x - f_kB - Т_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

Тиймээс А объект (T) дээр үйлчилдэг утсан дахь таталтын хүч_A) = B объект (T) дээр үйлчлэх олс дахь таталтын хүч_B) = 39,6 Н.

Зөв хариулт нь C.

3. 2014/2015 оны Физикийн SMA/MA улсын шалгалтын 5-р асуулт

Дараах зургийг хараарай!

F хүчний нөлөөгөөр биетүүдийн систем хөдөлдөг. Хэрэв шал нь барзгар бөгөөд хоёр блок болон шалны хоорондох кинетик үрэлтийн коэффициент 0,2 бол хоёр биетийн мэдэрсэн хурдатгал хэд вэ? (cos 37^o = 0,8, нүгэл 37^o = 0,6)

А. 2,6 мс^-2

B. 4,0 мс^-2

C. 5,2 мс^-2

D. 7,8 мс^-2

E. 10,2 мс^-2

Хэлэлцүүлэг

Энэ нь мэдэгдэж байгаа зүйл:

А объектын масс (м)_A) = 4 кг

B объектын масс (м)_B) = 2 кг

Суналтын хүч (F) = 30 Ньютон

Объект ба шалны хоорондох кинетик үрэлтийн коэффициент (μ)_k) = 0,2

Таталцлын хүчнээс үүдэлтэй хурдатгал (g) = 10 м/с²

37-ийн COS^o = 0,8

нүгэл 37^o = 0,6

Асуусан: Хоёр объект хоёулаа ямар хурдатгал мэдэрдэг вэ?

Хариулт:

F хүчний хэвтээ бүрэлдэхүүн хэсэг:

F_x = F cos θ

F_x = (30)(0,8) = 24 Н

F хүчний босоо бүрэлдэхүүн хэсэг:

F_y = F sin θ

F_y = (30)(0,6) = 18 Н

А объектын хэвийн хүч:

N_A = w_A = м_A g = (4)(10) = 40 N

В объектын хэвийн хүч:

N_B + Ф_y - w_B = 0

N_B + Ф_y = w_B

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

А объект ба шалны хоорондох кинетик үрэлтийн хүч:

f_kA = μ_k N_A = (0,2)(40) = 8 Н

B объект болон шалны хоорондох кинетик үрэлтийн хүч:

f_kB = μ_k N_B = (0,2)(2) = 0,4 Н

Хоёр объектын хурдатгалыг тооцоол:

ΣF = ma

F_x - f_kB - f_kA = (м_A + м_B) a

24 – 0,4 – 8 = (4 + 2) a

15,6 = 6 а

а = 15,6/6

a = 2,6 м/с²

Зөв хариулт нь А.