Мақола дар бораи қонуни ҳаракати Нютон
1. Таърифи қувва
Қувва чизест, ки боиси суръат гирифтани чизҳо мегардад. Ба ибораи дигар, қувва чизест, ки самти ҳаракати объектро ҳаракат медиҳад, бозмедорад ё тағйир медиҳад. Қувва миқдори векторӣ аст ва аз ин рӯ, бузургӣ ва самт дорад. Рамзи қувва F (Қувва) аст. F рамзи умумии қувва аст. Якчанд намуди қувваҳо мавҷуданд ва на ҳама қувваҳо рамзи F доранд. Воҳиди системаи байналмилалӣ кг м/с2, яъне Нютон аст.
2. Таърифи қувваи холис
Қувваи натиҷавӣ (ΣF) ҷамъи ҳамаи қувваҳои таъсиррасон ба объект аст. Қувва миқдори векторӣ аст, аз ин рӯ қувваи умумӣ дар асоси қоидаи ҷамъи вектор ҳисоб карда мешавад.
Қувваи умумӣ = 10 Нютон, самти қувваи умумӣ ба тарафи рост.
Қувваи умумӣ = 8 Нютон, самти қувваи умумӣ ба тарафи рост.
Қувваи умумӣ = 0
Қувваи умумӣ = 0
3. Қонунҳои ҳаракати Нютон
Қонунҳои ҳаракати Нютон қонунҳои физика дар бораи ҳаракати объекте мебошанд, ки физики англис Исаак Нютон пешниҳод кардааст.
3.1 Қонуни якуми Нютон
Қонуни якуми Нютон мегӯяд, ки ҳар як ҷисме, ки дар ҳолати оромӣ қарор дорад, бояд дар ҳолати оромӣ бимонад, ё ҳар як ҷисме, ки бо суръати доимӣ рост ҳаракат мекунад
агар қувваи умумии таъсиррасон ба объект сифр бошад, бо суръати доимӣ ҳаракати ростро идома медиҳад.
ΣF = 0
Ин муодила изҳороти математикӣ аз қонуни аввали Нютон аст.
Як ашёи атрофи худро, ба монанди миз ё санг ё ягон ашёро бубинед. Мизе, ки дар ҳолати ором аст, агар ҳаракат накунад ё ба қувваи беруна, ба монанди тела ё кашидан, таъсир нарасонад, дар ҳолати ором мемонад. Оё ягон қуввае вуҷуд надорад, ки ба мизҳо, сангҳо ё ашёе, ки дар ҳолати ором қарор доранд, таъсир расонад? Қуввае вуҷуд дорад, ки ба ашё таъсир мерасонад, аммо ҷамъи ҳамаи қувваҳои ба ашё таъсиркунанда ё қувваи умумӣ сифр аст. Қувваҳое, ки ба ашёе, ки ҳанӯз дар сатҳи сайёраҳо ба монанди Замин ҳастанд, таъсир мерасонанд, қувваи ҷозиба (w) ва қувваи муқаррарӣ (N) мебошанд. Самти қувваи ҷозиба ба маркази Замин амудӣ аст, самти қувваи муқаррарӣ амудӣ ба боло аст. Бузургии ин ду қувва якхела аст, аммо онҳо самти муқобил доранд, аз ин рӯ қувваи умумӣ ба сифр баробар аст.
Дар бораи чизҳое, ки бо суръати доимӣ рост ҳаракат мекунанд, чӣ гуфтан мумкин аст? Барои равшан кардани ин мушкилот, фарз кунед, ки шумо як ашёро, масалан, як пораи металлро, ба рӯи фарш тела медиҳед. Пас аз тела додан, металл аз сабаби соиш суст ва қатъ шуд. Барои он ки қисмҳои металлӣ дуртар ё дарозтар ҳаракат кунанд, шумо бояд сатҳи фарш ва сатҳи табақчаи металлиро ҳамвор кунед. Агар сатҳи фарш ҳамвор бошад ва соиш вуҷуд надошта бошад, табақчаи металлӣ ба ҳаракат идома медиҳад ва намеистад. Оё ягон қуввае вуҷуд надорад, ки ба табақчаи металлие, ки дар рӯи фарши комил ва ҳамвор ҳаракат мекунад, таъсир расонад? Қувваҳое ҳастанд, ки дар табақчаҳои металлӣ кор мекунанд, яъне қувваи ҷозиба ва қувваи муқаррарӣ. Ҳардуи ин қувваҳо дар самти амудӣ кор мекунанд ва агар фарш ҳамвор бошад, ба ҳаракати табақчаҳои металлӣ дар самти уфуқӣ таъсир намерасонанд.
Қонуни дуюми Нютон мегӯяд, ки агар қувваи умумии таъсиркунанда ба сифр баробар набошад, он гоҳ ҷисм суръат мегирад. Бузургии шитоб ба бузургии қувваи умумӣ мутаносиб ва ба массаи ҷисм мутаносиб аст. Самти шитоб бо самти қувваи умумӣ якхела аст.
ΣF = ma
ΣF = қувваи умумӣ (кг м/с² ) , м = масса (кг), а = шитоб (м/ с² )
Муодилаи 1.2 изҳороти математикӣ аз қонуни дуюми Нютон аст.
Агар шитоб ба сифр баробар бошад (a = 0), пас муодилаи 1.2 ба муодилаи 1.1 тағйир меёбад. Пас, қонуни якуми Нютон як ҳолати махсуси қонуни дуюми Нютон аст. Бар асоси муодилаи 1.2 хулоса бароварда мешавад, ки ҳар қадар қувва зиёд бошад, шитоб ҳамон қадар зиёд мешавад. Баръакс, ҳар қадар масса зиёд бошад, шитоб ҳамон қадар хурдтар мешавад. Робитаи байни қувва, масса ва шитоб пас аз гузаронидани таҷриба дар ин бора беҳтар фаҳмида мешавад.
Намунаи масъалаи 1:
Дар асоси расми боло бузургӣ ва самти шитобёбии объектҳоро муайян кунед...
ҳалли:
ΣF = ma
4 кг м/с2 = (1 кг) а
а = 4 кг м/с 2 : 1 кг = 4 м/с 2
Бузургии шитоб = 4 м/с2 , самти шитоб ба тарафи рост.
Намунаи масъалаи 2:
Дар асоси расми дар боло овардашуда бузургӣ ва самти шитобро муайян кунед...
ҳалли:
ΣF = ma
4 кг м/с 2 – 1 кг м/с 2 = (1 кг) а
3 кг м/с2 = (1 кг) а
а = 3 кг м/с2 : 1 кг
а = 3 м/ с2
Бузургии шитоб = 3 м/с2 , самти шитоб ба тарафи рост.
3.2.1 Вазн (w)
Вазн қувваи ҷозибаест, ки ба як ашёи массавӣ таъсир мерасонад.
ΣF = ma
w = мг
Муодилаи 1.3 муодилаест барои ҳисоб кардани вазни ашё.
w = вазн (кг м/с² ) , м = масса (кг), g = шитоби ҷозиба (м/с² ) . Андозаи шитоби ҷозиба (g) дар сатҳи Замин 9.8 м/с² аст . Барои содда кардани ҳисобҳо, g то 10 м/ с² мудаввар карда мешавад.
3.2.2 Қувваи муқаррарӣ (Н)
Қувваи муқаррарӣ қувваест, ки ба ду ашёе, ки ба якдигар мерасанд, таъсир мерасонад ва дар он самти қувваи муқаррарӣ ба сатҳи ҳамвории ламсӣ амудӣ аст.
Ашёҳоеро мушоҳида кунед, ки ҳанӯз дар болои сатҳи миз қарор доранд. Қувваи ҷозиба ё вазн низ ба ашё таъсир мерасонад. Ашёҳо мисли мевае, ки аз дарахт меафтанд, озодона намеафтанд, зеро қувваи муқаррарӣ вуҷуд дорад. Вазн (w) ва муқаррарӣ (N) якхелаанд, аммо самтҳои муқобил доранд, аз ин рӯ қувваи умумии ба ашё таъсиркунанда ба сифр баробар аст.
ΣF = 0
N – w = 0
N = w
3.3 Қонуни сеюми Нютон
Қонуни сеюми Нютон мегӯяд, ки агар объекти 1 ба объекти 2 қувва диҳад, пас дар айни замон объекти 2 ба объекти 1 қувва медиҳад. Ин ду қувва якхелаанд, аммо самти ин ду қувва муқобил аст. Як қувва амал ва дигаре реаксия номида мешавад.
Амали F = – Реаксияи F
Муодилаи 1.3 изҳороти математикӣ аз қонуни сеюми Нютон аст. Аломати манфӣ дар муодилаи 1.3 самти қувваро шарҳ медиҳад.
Барои беҳтар фаҳмидани қонуни сеюми Нютон таҷриба кунед. Агар шумо скейтборд дошта бошед, ҳангоми истодан дар болои скейтборд деворро тела диҳед. Пас аз тела додани девор, скейтборд ба қафо ҳаракат мекунад. Самти қувваи шумо ба пеш аст, дар ҳоле ки самти скейтборд ба қафо аст.
Ин нишон медиҳад, ки девор низ шуморо маҷбур мекунад. Вақте ки шумо деворро тела медиҳед, дар айни замон девор низ шуморо тела медиҳад. Қувваи телаи шумо ба девор таъсир мерасонад, дар ҳоле ки қувваи телаи девор ба шумо таъсир мерасонад. Ҳарду қувва дар як самт, вале дар самтҳои муқобил ҷойгиранд. Шумо метавонед як қувваро ҳамчун амал ва дигареро ҳамчун аксуламал номед.
Таҷрибаи дигаре, ки метавон анҷом дод, ин пуфаки резинӣ аст ва пас аз васеъ шудани пуфаки резинӣ, ки аз ҳаво пур аст, пуфакро раҳо кунед. Пас аз раҳо шудан, пуфак "парвоз" мекунад. Самти ҳаракати пуфак муқобили самти баромадани ҳаво аз пуфак аст. Инро чӣ гуна шарҳ додан мумкин аст?
Вақте ки даҳони пуфак кушода мешавад, пуфак ҳаворо тела медиҳад. Дар айни замон, ҳаво пуфакро низ тела медиҳад. Қувваи теладиҳии ҳаво боиси парвози пуфак мегардад. Қувваи пуфак ҳангоми бозӣ кор мекунад, қувваи ҳаво ба пуфак таъсир мерасонад. Ин ду қувва якхелаанд, аммо самти ҳаракат муқобил аст.
Ба расми 2 нигоҳ кунед ва онро бо расми 3 муқоиса кунед. Қувваи муқаррарии таъсиррасон ба объект (N) қувваест, ки аз ҷониби сатҳи ҳамвор, ба монанди сатҳи миз, дода мешавад. Дар айни замон, объектҳо ба сатҳи миз (N') низ қувва медиҳанд. Ҳардуи ин қувваҳои муқаррарӣ (N ва N') бузургии якхела доранд, аммо дар самтҳои муқобил қарор доранд ва ба объектҳои гуногун таъсир мерасонанд. Бар хилофи w ва N, ки бузургии якхела доранд ва ба як объект таъсир мерасонанд. Пас, N ва N' қувваҳои амал-реаксия мебошанд.
