న్యూటన్ గమన నియమాలు

న్యూటన్ గమన నియమాల గురించిన వ్యాసం

1. బలం యొక్క నిర్వచనం

బలం అనేది వస్తువులను త్వరణం చెందించేది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, బలం అనేది ఒక వస్తువును కదిలించేది, ఆపేది లేదా దాని కదలిక దిశను మార్చేది. బలం ఒక సదిశ రాశి, అందువల్ల దానికి పరిమాణం మరియు దిశ ఉంటాయి. బలానికి చిహ్నం F (ఫోర్స్). F అనేది బలానికి ఒక సాధారణ చిహ్నం. బలాలు అనేక రకాలుగా ఉంటాయి మరియు అన్ని బలాలకు F చిహ్నం ఉండదు. దీని అంతర్జాతీయ ప్రమాణం kg m/s² లేదా న్యూటన్.

2. నికర బలం యొక్క నిర్వచనం

ఫలిత బలం (ΣF) అనేది ఒక వస్తువుపై పనిచేసే అన్ని బలాల మొత్తం. బలం ఒక సదిశ రాశి, కాబట్టి మొత్తం బలాన్ని సదిశ సంకలన నియమం ఆధారంగా లెక్కిస్తారు.

మొత్తం బలం = 10 న్యూటన్లు, మొత్తం బలం యొక్క దిశ కుడి వైపుకు.

మొత్తం బలం = 8 న్యూటన్లు, మొత్తం బలం యొక్క దిశ కుడి వైపుకు.

మొత్తం బలం = 0

మొత్తం బలం = 0

3. న్యూటన్ గమన నియమాలు

న్యూటన్ గమన నియమాలు అనేవి ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఐజాక్ న్యూటన్ ప్రతిపాదించిన, ఒక వస్తువు యొక్క గమనానికి సంబంధించిన భౌతిక శాస్త్ర నియమాలు.

3.1 న్యూటన్ మొదటి నియమం

న్యూటన్ మొదటి నియమం ప్రకారం, నిశ్చల స్థితిలో ఉన్న ప్రతి వస్తువు నిశ్చల స్థితిలోనే ఉంటుంది, లేదా స్థిర వేగంతో సరళరేఖలో కదులుతున్న ప్రతి వస్తువు...

వస్తువుపై పనిచేసే మొత్తం బలం సున్నా అయితే, అది స్థిర వేగంతో నేరుగా కదులుతూనే ఉంటుంది.

ΣF = 0

ఈ సమీకరణం న్యూటన్ మొదటి నియమం నుండి వచ్చిన ఒక గణిత ప్రకటన.

మీ చుట్టూ ఉన్న బల్ల, రాయి లేదా ఏదైనా వస్తువును చూడండి. నిశ్చలంగా ఉన్న బల్లను కదపకపోయినా లేదా నెట్టడం, లాగడం వంటి బాహ్య బలాన్ని ప్రయోగించకపోయినా అది నిశ్చలంగానే ఉంటుంది. నిశ్చలంగా ఉన్న బల్లలు, రాళ్ళు లేదా వస్తువులపై పనిచేసే బలం ఏదీ లేదా? వస్తువుపై ఒక బలం పనిచేస్తుంది, కానీ వస్తువుపై పనిచేసే అన్ని బలాల మొత్తం లేదా సంపూర్ణ బలం సున్నా. భూమి వంటి గ్రహాల ఉపరితలంపై నిశ్చలంగా ఉన్న వస్తువులపై పనిచేసే బలాలు గురుత్వాకర్షణ (w) మరియు అభిలంబ బలం (N). గురుత్వాకర్షణ బలం యొక్క దిశ భూమి కేంద్రానికి లంబంగా ఉంటుంది, అభిలంబ బలం యొక్క దిశ పైకి లంబంగా ఉంటుంది. ఈ రెండు బలాల పరిమాణం సమానంగా ఉంటుంది, కానీ అవి వ్యతిరేక దిశలో ఉంటాయి, కాబట్టి సంపూర్ణ బలం సున్నాకి సమానం.

స్థిర వేగంతో నేరుగా కదులుతున్న వస్తువుల సంగతేంటి? ఈ సమస్యను స్పష్టం చేయడానికి, మీరు ఒక వస్తువును, ఉదాహరణకు ఒక లోహపు ముక్కను, నేల ఉపరితలంపై నెట్టారని అనుకుందాం. నెట్టిన తర్వాత, ఘర్షణ కారణంగా ఆ లోహం వేగం తగ్గి ఆగిపోయింది. లోహపు ముక్కలు మరింత దూరం లేదా ఎక్కువ సేపు కదలాలంటే, మీరు నేల ఉపరితలాన్ని మరియు లోహపు పలక ఉపరితలాన్ని నునుపుగా చేయాలి. నేల ఉపరితలం నునుపుగా ఉండి, ఘర్షణ లేకపోతే, ఆ లోహపు పలక ఆగకుండా కదులుతూనే ఉంటుంది. పరిపూర్ణమైన, నునుపైన నేల ఉపరితలంపై కదులుతున్న లోహపు పలకపై ఏ బలాలూ పనిచేయవా? లోహపు పలకలపై పనిచేసే బలాలు ఉన్నాయి, అవి గురుత్వాకర్షణ బలం మరియు అభిలంబ బలం. ఈ రెండు బలాలూ నిలువు దిశలో పనిచేస్తాయి మరియు నేల నునుపుగా ఉంటే, అవి లోహపు పలకల కదలికను క్షితిజ సమాంతర దిశలో ప్రభావితం చేయవు.

3.2 న్యూటన్ రెండవ నియమం

న్యూటన్ రెండవ నియమం ప్రకారం, ఒక వస్తువుపై పనిచేసే మొత్తం బలం సున్నాకు సమానం కాకపోతే, ఆ వస్తువు త్వరణం చెందుతుంది. త్వరణం యొక్క పరిమాణం మొత్తం బలం యొక్క పరిమాణానికి అనుపాతంలో మరియు వస్తువు యొక్క ద్రవ్యరాశికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. త్వరణం యొక్క దిశ, మొత్తం బలం యొక్క దిశతో సమానంగా ఉంటుంది.

ΣF = ma

ΣF = మొత్తం బలం (kg m/s ² ), m = ద్రవ్యరాశి (kg), a = త్వరణం (m/s ² )

సమీకరణం 1.2 అనేది న్యూటన్ రెండవ నియమం నుండి వచ్చిన ఒక గణిత ప్రకటన.

త్వరణం సున్నా అయితే (a = 0), అప్పుడు సమీకరణం 1.2, సమీకరణం 1.1గా మారుతుంది. కాబట్టి, న్యూటన్ మొదటి నియమం అనేది న్యూటన్ రెండవ నియమం యొక్క ఒక ప్రత్యేక సందర్భం. సమీకరణం 1.2 ఆధారంగా, బలం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, త్వరణం అంత ఎక్కువగా ఉంటుందని నిర్ధారించబడింది. దీనికి విరుద్ధంగా, ద్రవ్యరాశి ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, త్వరణం అంత తక్కువగా ఉంటుంది. దీనికి సంబంధించి ఒక ప్రయోగం నిర్వహించిన తర్వాత బలం, ద్రవ్యరాశి మరియు త్వరణం మధ్య ఉన్న సంబంధం మీకు మరింత బాగా అర్థమవుతుంది.

నమూనా సమస్య 1:

పై పటం ఆధారంగా వస్తువుల త్వరణం యొక్క పరిమాణం మరియు దిశను కనుగొనండి…

పరిష్కారం:

ΣF = ma

4 kg m/s ² = (1 kg) a

a = 4 kg m/s ² : 1 kg = 4 m/s ²

త్వరణం యొక్క పరిమాణం = 4 మీ/సె² ^, త్వరణం యొక్క దిశ కుడివైపుకు ఉంది.

నమూనా సమస్య 2:

పై పటం ఆధారంగా త్వరణం యొక్క పరిమాణం మరియు దిశను కనుగొనండి…

పరిష్కారం:

ΣF = ma

4 కిలోల m/s ² – 1 kg m/s ² = (1 kg) a

3 kg m/s ² = (1 kg) a

a = 3 kg m/s ² : 1 kg

a = 3 మీ/సె ²

త్వరణం యొక్క పరిమాణం = 3 మీ/సె² ^, త్వరణం యొక్క దిశ కుడివైపుకు ఉంది.

3.2.1 బరువు (w)

బరువు అనేది ఒక ద్రవ్యరాశి వస్తువుపై పనిచేసే గురుత్వాకర్షణ శక్తి.

ΣF = ma

w = mg

సమీకరణం 1.3 అనేది ఒక వస్తువు యొక్క బరువును లెక్కించడానికి ఉపయోగించే సమీకరణం.

w = బరువు (kg m/s² ⁾ , m = ద్రవ్యరాశి (kg), g = గురుత్వాకర్షణ త్వరణం (m/s² ⁾ . భూమి ఉపరితలంపై గురుత్వాకర్షణ త్వరణం (g) యొక్క పరిమాణం 9.8 m/s² ^{. గణనలను సులభతరం చేయడానికి, g ని 10 m/ s²} గా సవరించారు.

3.2.2 అభిలంబ బలం (N)

అభిలంబ బలం అనేది ఒకదానికొకటి తాకే రెండు వస్తువులపై పనిచేసే బలం, దీనిలో అభిలంబ బలం యొక్క దిశ స్పర్శ తలం యొక్క ఉపరితలానికి లంబంగా ఉంటుంది.

బల్ల ఉపరితలంపై నిశ్చలంగా ఉన్న వస్తువులను గమనించండి. గురుత్వాకర్షణ శక్తి లేదా బరువు కూడా వస్తువుపై పనిచేస్తుంది. చెట్టు నుండి పండు పడినట్లుగా వస్తువులు స్వేచ్ఛగా కింద పడవు, ఎందుకంటే వాటిపై అభిలంబ బలం ఉంటుంది. బరువు (w) మరియు అభిలంబ బలం (N) సమానంగా ఉండి, వ్యతిరేక దిశలలో ఉంటాయి, అందువల్ల ఒక వస్తువుపై పనిచేసే మొత్తం బలం సున్నా అవుతుంది.

ΣF = 0

N – w = 0

N = w

3.3 న్యూటన్ మూడవ నియమం

న్యూటన్ మూడవ నియమం ప్రకారం, వస్తువు 1, వస్తువు 2 పై బలాన్ని ప్రయోగిస్తే, అదే సమయంలో వస్తువు 2 కూడా వస్తువు 1 పై బలాన్ని ప్రయోగిస్తుంది. ఆ రెండు బలాలు సమానంగా ఉంటాయి, కానీ వాటి దిశలు వ్యతిరేకంగా ఉంటాయి. ఒక బలాన్ని చర్య అని, మరొక బలాన్ని ప్రతిచర్య అని అంటారు.

F చర్య = – F ప్రతిచర్య

సమీకరణం 1.3 అనేది న్యూటన్ మూడవ నియమం నుండి వచ్చిన ఒక గణిత ప్రకటన. సమీకరణం 1.3 లోని రుణాత్మక గుర్తు బలం యొక్క దిశను వివరిస్తుంది.

న్యూటన్ మూడవ నియమాన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి ఒక ప్రయోగం చేయండి. మీ దగ్గర స్కేట్‌బోర్డ్ ఉంటే, దానిపై నిలబడి గోడను నెట్టండి. గోడను నెట్టిన తర్వాత, స్కేట్‌బోర్డ్ వెనక్కి కదులుతుంది. మీ బలం యొక్క దిశ ముందుకు ఉంటుంది, అయితే స్కేట్‌బోర్డ్ యొక్క దిశ వెనక్కి ఉంటుంది.

దీనిని బట్టి గోడ కూడా మిమ్మల్ని బలపరుస్తుందని తెలుస్తుంది. మీరు గోడను నెట్టినప్పుడు, అదే సమయంలో గోడ కూడా మిమ్మల్ని నెడుతుంది. మీ నెట్టే బలం గోడపై పనిచేస్తుండగా, గోడ యొక్క నెట్టే బలం మీపై పనిచేస్తుంది. ఈ రెండు బలాలూ ఒకే విధంగా ఉండి, వ్యతిరేక దిశలలో ఉంటాయి. ఒక బలాన్ని చర్య అని, మరొక బలాన్ని ప్రతిచర్య అని పిలవవచ్చు.

చేయగల మరో ప్రయోగం ఏమిటంటే, ఒక రబ్బరు బెలూన్‌ను ఊది, గాలితో నింపడం వల్ల అది వ్యాకోచించి, ఆ బెలూన్‌ను వదిలివేయాలి. వదిలివేసిన తర్వాత, ఆ బెలూన్ "ఎగురుతుంది". బెలూన్ యొక్క చలన దిశ, బెలూన్ నుండి గాలి బయటకు వచ్చే దిశకు వ్యతిరేకంగా ఉంటుంది. దీనిని ఎలా వివరించాలి?

బెలూన్ నోటిని వదిలినప్పుడు, బెలూన్ గాలిని బయటకు నెడుతుంది. అదే సమయంలో, గాలి కూడా బెలూన్‌ను నెడుతుంది. గాలి నెట్టే బలం వల్ల బెలూన్ గాలిలోకి ఎగురుతుంది. బెలూన్ బలం బెలూన్‌పై పనిచేస్తుంది, గాలి బలం బెలూన్‌పై పనిచేస్తుంది. ఈ రెండు బలాలు ఒకటే, కానీ వాటి దిశ వ్యతిరేకంగా ఉంటుంది.

పటం 2ను గమనించి, దానిని పటం 3తో పోల్చండి. ఒక వస్తువుపై పనిచేసే అభిలంబ బలం (N) అనేది బల్ల ఉపరితలం వంటి సమతల ఉపరితలం ద్వారా ఇవ్వబడిన బలం. అదే సమయంలో, వస్తువులు కూడా బల్ల ఉపరితలానికి బలాన్ని (N') ఇస్తాయి. ఈ రెండు అభిలంబ బలాలూ (N మరియు N') ఒకే పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి, కానీ వ్యతిరేక దిశలలో ఉండి వేర్వేరు వస్తువులపై పనిచేస్తాయి. ఒకే పరిమాణాన్ని కలిగి ఉండి, ఒకే వస్తువుపై పనిచేసే w మరియు N ల వలె కాకుండా. కాబట్టి N మరియు N' అనేవి చర్య-ప్రతిచర్య బలాలు.