Il-liġijiet tal-moviment ta' Newton jikkonsistu fi tlieta, jiġifieri l-ewwel liġi ta' Newton, it-tieni liġi ta' Newton u t-tielet liġi ta' Newton.
L-Ewwel Liġi ta' Newton
L-Ewwel Liġi ta' Newton tgħid li kull oġġett li jkun mistrieħ jibqa' mistrieħ jew kull oġġett li jkun miexi f'linja dritta b'veloċità kostanti jkompli jiċċaqlaq f'linja dritta b'veloċità kostanti jekk il-forza totali li taġixxi fuq l-oġġett tkun żero.
Ikkunsidra oġġett madwarek, pereżempju mejda jew blata jew kwalunkwe oġġett. Mejda li tkun wieqfa tibqa' wieqfa jekk ma tiċċaqlaqx jew ma tingħatax forza esterna bħal forza ta' mbuttar jew ta' ġbid. Bl-istess mod, oġġetti oħra li jkunu wieqfa. M'hemm l-ebda forzi li jaġixxu fuq il-mejda jew il-blata jew kwalunkwe oġġett ieħor li jkun wieqfa? Hemm forzi li jaġixxu fuq l-oġġett, iżda s-somma tal-forzi kollha li jaġixxu fuq l-oġġett jew il-forza totali hija ugwali għal żero. Il-forzi li jaġixxu fuq oġġett li jkun wieqfa fuq il-wiċċ ta' pjaneta bħad-Dinja huma l-gravità (w) u l-forza normali (N). Id-direzzjoni tal-gravità hija perpendikolari għaċ-ċentru tad-Dinja, filwaqt li d-direzzjoni tal-forza normali hija perpendikolari għaċ-ċentru. Il-kobor ta' dawn iż-żewġ forzi huwa l-istess iżda oppost fid-direzzjoni, għalhekk il-forza totali hija ugwali għal żero.
Xi ngħidu dwar oġġett li qed jiċċaqlaq f'linja dritta b'veloċità kostanti? Biex niċċaraw din il-kwistjoni, ejja ngħidu li timbotta oġġett, pereżempju biċċa metall, mal-wiċċ tal-art. Wara li tiġi mbuttata, il-biċċa tal-metall tnaqqas il-veloċità u mbagħad tieqaf minħabba l-forza tal-frizzjoni . Sabiex il-biċċiet tal-metall jiċċaqalqu aktar jew għal aktar żmien, trid twitti l-wiċċ tal-art u l-wiċċ tal-biċċiet tal-metall. Iktar ma jkun lixx il-wiċċ tal-art u l-wiċċ tal-biċċiet tal-metall, iktar il-biċċiet tal-metall jiċċaqalqu 'l bogħod. Jekk il-wiċċ tal-art ikun perfettament lixx u ma jkun hemm l-ebda frizzjoni, il-biċċiet tal-metall ikomplu jiċċaqalqu u ma jieqfu. M'hemm l-ebda forza li taġixxi fuq biċċa metall li qed tiċċaqlaq fuq wiċċ tal-art perfettament lixx? Hemm forzi li jaġixxu fuq il-biċċiet tal-metall, jiġifieri l-gravità u l-forzi normali. Dawn iż-żewġ forzi jaħdmu fid-direzzjoni vertikali u ma jaffettwawx il-moviment tal-biċċiet tal-metall fid-direzzjoni orizzontali jekk l-art tkun perfettament lixxa.
It-Tieni Liġi ta' Newton
It-Tieni Liġi ta' Newton tgħid li jekk il-forza netta li taġixxi fuq oġġett mhijiex żero, l-oġġett jaċċelera. Il-kobor tal-aċċelerazzjoni huwa proporzjonali għall-kobor tal-forza netta u inversament proporzjonali għall-massa tal-oġġett. Id-direzzjoni tal-aċċelerazzjoni hija l-istess bħad-direzzjoni tal-forza netta.
ΣF = ma(1.2)
Deskrizzjoni: ΣF = forza totali (kg m/s² ) , m = massa (kg), a = aċċelerazzjoni (m/ s² )
L-ekwazzjoni 1.2 hija dikjarazzjoni matematika tat-tieni liġi ta' Newton.
Jekk il-kobor tal-aċċelerazzjoni huwa ugwali għal żero (a = 0) allura l-ekwazzjoni 1.2 tinbidel għall-ekwazzjoni 1.1. Għalhekk l-ewwel liġi ta' Newton hija każ speċjali tat-tieni liġi ta' Newton.
Abbażi tal-ekwazzjoni 1.2, huwa konkluż li iktar ma tkun kbira l-forza, iktar tkun kbira l-aċċelerazzjoni. Bil-maqlub, iktar ma tkun kbira l-massa, iżgħar tkun l-aċċelerazzjoni. Ir-relazzjoni bejn il-forza, il-massa, u l-aċċelerazzjoni tinftiehem aħjar wara li jsiru esperimenti relatati ma' dan. Esperiment wieħed li jista' jsir huwa esperiment biex jiġi aċċelerat ferrovija dinamika fuq il-linji ferrovjarji bl-użu ta' massa li taqa' liberament. Uża tajmer biex tiddetermina l-aċċelerazzjoni tal-ferrovija.
It-Tielet Liġi ta' Newton
It-tielet liġi ta' Newton tgħid li jekk l-oġġett 1 jeżerċita forza fuq l-oġġett 2, allura fl-istess ħin l-oġġett 2 jeżerċita forza fuq l-oġġett 1. Il-kobor taż-żewġ forzi huwa l-istess iżda d-direzzjoni taż-żewġ forzi hija opposta. Forza waħda tissejjaħ l-azzjoni, il-forza l-oħra tissejjaħ ir-reazzjoni (forza ta' azzjoni-reazzjoni).
Azzjoni F = – Reazzjoni F (1.3)
L-ekwazzjoni 1.3 hija dikjarazzjoni matematika tat-tielet liġi ta' Newton. Is-sinjal negattiv fl-ekwazzjoni 1.3 jindika d-direzzjoni tal-forza.
Agħmel esperiment biex tifhem aħjar it-tielet liġi ta' Newton. Jekk għandek skateboard, imbotta kontra ħajt waqt li tkun wieqaf fuqu. Wara li timbotta kontra l-ħajt, l-iskejtbord jimxi lura. L-imbottatura tiegħek hija 'l quddiem, filwaqt li l-iskejtbord jimxi lura. Dan juri li l-ħajt qed jimbotta kontrik ukoll. Meta timbotta kontra l-ħajt, fl-istess ħin, il-ħajt qed jimbotta kontrik ukoll. Il-forza tal-imbottatura tiegħek taġixxi fuq il-ħajt, filwaqt li l-forza tal-imbottatura tal-ħajt taġixxi fuqek. Iż-żewġ forzi huma ugwali fil-kobor iżda opposti fid-direzzjoni. Tista' ssejjaħ forza waħda l-azzjoni u l-oħra r-reazzjoni.
Esperiment ieħor li tista’ tagħmel hu li tonfoħ bużżieqa tal-gomma, imbagħad tirrilaxxha wara li tkun intefħet u mliet bl-arja. Wara li tirrilaxxha, il-bużżieqa “ttir.” Id-direzzjoni tal-moviment tal-bużżieqa hija opposta għad-direzzjoni li fiha l-arja tkun qed toħroġ mill-bużżieqa. Kif jista’ jiġi spjegat dan? Meta l-bokka tal-bużżieqa tiġi rilaxxata, il-bużżieqa timbotta l-arja ’l barra. Fl-istess ħin, l-arja timbotta wkoll il-bużżieqa. L-ispinta tal-arja tikkawża li l-bużżieqa ttir. L-ispinta tal-bużżieqa taġixxi fuq l-arja, u l-ispinta tal-arja taġixxi fuq il-bużżieqa. Iż-żewġ forzi huma ugwali fil-kobor iżda opposti fid-direzzjoni.
Eżempju ta' problemi
1. Hemm 4 oġġetti, banana = 4 kg, ktieb = 0,8 kg, ballun tal-basketball = 3,5 kg, mango = 1,2 kg. Il-basket jinġibed b'forza ta' 30 N fuq wiċċ ċatt u mhux maħdum ( μ = 0,4). Sabiex il-basket jiċċaqlaq sew (il-massa tal-basket tiġi injorata), l-oġġetti li jridu jitpoġġew fil-basket huma...
Diskussjoni
Huwa magħruf:
Massa tal-banana (m1 ) = 4 kg
Massa tal-ktieb (m2 ) = 0,8 kg
Massa tal-ballun (m3 ) = 3,5 kg
Massa tal-mango (m4 ) = 1,2 kg
Forza tensili (F) = 30 N
Koeffiċjent tal - frizzjoni statika ( μs ) = 0,4
Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 m/ s²
Injora l-massa tal-basket
Il-forza tal-frizzjoni statika (f s ) taħdem meta l-oġġett ikun għadu wieqaf u jkun se jiċċaqlaq, filwaqt li l-forza tal-frizzjoni kinetika taħdem meta l-oġġett ikun qed jiċċaqlaq.
Mistoqsi: Massa tal-oġġett
Tweġiba:
Il-basket jiċċaqlaq eżattament meta l-kobor tal-forza tal-ġbid (F) ikun = il-kobor tal-forza tal-frizzjoni statika (fs ).
Ikkalkula l-kobor tal-forza tal-frizzjoni statika (f s ):
f s = μ s N = μ s w = μ s mg = (0,4)(m)(10)
fs = 4 m
Il-basket eżatt se jiċċaqlaq:
F = fs
30 = 4 m
m = 30/4
m = 7,5 kg
Massa tal-banana 4 kg + massa tal-ballun 3,5 kg = 7,5 kg
L-oġġetti li jridu jitpoġġew fil-basket huma banani u blalen.
2. Mistoqsija Nru. 5 tal-Eżami Nazzjonali tal-Fiżika SMA/MA 2014/2015
L-oġġetti A b'massa ta' 6 kg u B b'massa ta' 4 kg huma konnessi b'ħabel u miġbuda b'forza F = 60 N kif muri fil-figura li ġejja.
Jekk is-sistema tkun miexja u l-koeffiċjent tal-frizzjoni kinetika bejn il- wiċċ tal-art u ż-żewġ oġġetti huwa 0,5 (tg θ = 3/4), u g = 10 ms -2 , allura l-kobor tal-forza tat-tensjoni fil-ħabel T li jgħaqqad iż-żewġ oġġetti huwa….
A. 28,8 N
B. 30,0 N
Ċ 39,6 N
D. 48,0 Tramuntana
Lvant 50,0 Tramuntana
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Massa tal-oġġett A (m²A ) = 6 kg
Massa tal-oġġett B (m²B ) = 4 kg
Forza tensili (F) = 60 Newton
Il-koeffiċjent tal-frizzjoni kinetika bejn l-oġġett u l-art (μk ) = 0,5
Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 m/ s²
Tanġent θ = 3/4
Mistoqsija: Kemm hi kbira t-tensjoni fil-ħabel T?
Tweġiba:
Komponent orizzontali tal-forza F:
F x = F cos θ
Fx = (60)(4/5) = (4)(12) = 48 N
Komponent vertikali tal-forza F:
F y = F sin θ
Fy = (60)(3/5) = (3)(12) = 36 N
Forza normali tal-oġġett A:
N A = w A = m A g = (6)(10) = 60 N
Forza normali tal-oġġett B:
NB + Fy – wB = 0
NB + F y = w B
N B = w B – F y = m B g – F y = (4)(10) – 36 = 40 – 36 = 4 N
Forza ta' frizzjoni kinetika bejn l-oġġett A u l-art:
f kA = μ k N A = (0,5)(60) = 30 N
Forza ta' frizzjoni kinetika bejn l-oġġett B u l-art:
f kB = μ k N B = (0,5)(4) = 2 N
Ikkalkula l-aċċelerazzjoni taż-żewġ oġġetti:
ΣF = ma
F x – T + T – f kB – f kA = (m A + m B ) a
Il-forza tat-tensjoni fl-ispag T għandha l-istess kobor tul it-tul tal-ispag u għandha d-direzzjoni opposta u għalhekk hija eliminata mill-ekwazzjoni.
F x – f kB – f kA = (m A + m B ) a
48 – 2 – 30 = (6 + 4)
16 = 10 a
a = 16/10
a = 1,6 m/ s²
Ikkalkula l-forza tat-tensjoni tal-ħabel T:
Ikkunsidra l-oġġett A. Il-forzi li jaġixxu fuq l-oġġett A fid-direzzjoni orizzontali (orizzontali) huma l-forza tat-tensjoni tal-ħabel (T) li hija diretta lejn il-lemin u l-forza tal-frizzjoni kinetika (f kA ) li hija diretta lejn ix-xellug.
ΣF = ma
T A – f kA = m A a
TA – 30 = (6)(1,6)
TA – 30 = 9,6
TA = 9,6 + 30 = 39,6 N
Ikkunsidra l-oġġett B. Il-forzi li jaġixxu fuq l-oġġett B fid-direzzjoni orizzontali (orizzontali) huma l-forza Fx li hija diretta lejn il-lemin, il-forza tal-frizzjoni kinetika (fkB ) u l-forza tat-tensjoni tal-ħabel (T) li hija diretta lejn ix-xellug.
ΣF = ma
Fx – fkB – TB = mBa
48 – 2 – TB = (4)(1,6)
46 – TB = 6,4
46 – 6,4 = TB
T B = 39,6 N
Għalhekk il-forza tat-tensjoni fil-ħabel li taġixxi fuq l-oġġett A (T A ) = il-forza tat-tensjoni fil-ħabel li taġixxi fuq l-oġġett B (T B ) = 39,6 N.
It-tweġiba korretta hija Ċ.
3. Mistoqsija Nru. 5 tal-Eżami Nazzjonali tal-Fiżika SMA/MA 2014/2015
Ħares lejn l-istampa li ġejja!
Minħabba l-forza F, is-sistema ta' oġġetti tiċċaqlaq. Jekk l-art hija mhux maħduma u l-koeffiċjent tal-frizzjoni kinetika bejn iż-żewġ blokki u l-art huwa 0,2, x'inhi l-aċċelerazzjoni esperjenzata miż-żewġ oġġetti? (cos 37 o = 0,8 , sin 37 o = 0,6)
A. 2,6 ms-2
B. 4,0 ms -2
Ċ. 5,2 ms -2
D. 7,8 ms -2
E. 10,2 ms -2
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Massa tal-oġġett A (m²A ) = 4 kg
Massa tal-oġġett B (m²B ) = 2 kg
Forza tensili (F) = 30 Newton
Il-koeffiċjent tal-frizzjoni kinetika bejn l-oġġett u l-art (μk ) = 0,2
Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 m/ s²
kos37o = 0,8
sin 37 o = 0,6
Mistoqsija: Liema aċċelerazzjoni jesperjenzaw iż-żewġ oġġetti?
Tweġiba:
Komponent orizzontali tal-forza F:
F x = F cos θ
Fx = (30)(0,8) = 24 N
Komponent vertikali tal-forza F:
F y = F sin θ
Fy = (30)(0,6) = 18 N
Forza normali tal-oġġett A:
N A = w A = m A g = (4)(10) = 40 N
Forza normali tal-oġġett B:
NB + Fy – wB = 0
NB + F y = w B
N B = w B – F y = m B g – F y = (2)(10) – 18 = 20 – 18 = 2 N
Forza ta' frizzjoni kinetika bejn l-oġġett A u l-art:
f kA = μ k N A = (0,2)(40) = 8 N
Forza ta' frizzjoni kinetika bejn l-oġġett B u l-art:
f kB = μ k N B = (0,2)(2) = 0,4 N
Ikkalkula l-aċċelerazzjoni taż-żewġ oġġetti:
ΣF = ma
F x – f kB – f kA = (m A + m B ) a
24 – 0,4 – 8 = (4 + 2)
15,6 = 6 a
a = 15,6/6
a = 2,6 m/ s²
It-tweġiba korretta hija A.
