Nyuton qonunlari bo'yicha fizika bo'yicha maqola
Pendahuluan
Fizika tabiatshunoslikning bir sohasi bo'lib, u kuzatish, o'lchash va umumiy qo'llaniladigan qonunlarni shakllantirish orqali koinot hodisalari va xatti-harakatlarini o'rganadi. Klassik fizikaning asosiy asoslaridan biri Nyutonning Harakat qonunlaridir. Bu qonunlar 17-asrda ser Isaak Nyuton tomonidan shakllantirilgan va jismlarning qanday harakatlanishini va kuchlarning bu harakatdagi o'zgarishlarga qanday ta'sir qilishini tushunish uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Zamonaviy nisbiylik va kvant mexanikasining paydo bo'lishiga qaramay, Nyuton qonunlari turli kundalik hodisalarni, ayniqsa yorug'lik tezligidan ancha kichik tezlikda harakatlanadigan jismlar miqyosida tushuntirish uchun juda dolzarb bo'lib qolmoqda.
Nyuton qonunlari shunchaki formulalar to'plami emas, balki kuch, massa va tezlanish o'rtasidagi bog'liqlik haqida o'ylash uchun ilmiy asosdir. Ularning qo'llanilishi juda keng bo'lib, transport vositalarining harakatini hisoblash va ko'priklarni loyihalashdan tortib, sport tahlili va hatto aviatsiya va kosmik texnologiyalargacha. Ushbu maqolada Nyutonning uchta qonuni, kuch va massa tushunchalari va ularning kundalik hayotda qo'llanilishiga oid misollar muntazam ravishda muhokama qilinadi.
Asosiy tushunchalar: Kuch, massa va harakat
Nyutonning uchta qonunini muhokama qilishdan oldin, asosiy tushunchalarni tushunish muhimdir. Kuch - bu jismning harakat holatini o'zgartirishi mumkin bo'lgan turtki yoki tortishishdir. Kuch ham kattalikka, ham yo'nalishga ega, bu uni vektor miqdoriga aylantiradi. SI kuch birligi Nyuton (N) bo'lib, u 1 kg massaga 1 m/s² tezlanish berish uchun zarur bo'lgan kuch sifatida belgilanadi.
Massa - bu jismning inertsiyasining o'lchovi, ya'ni uning harakat holatini saqlab qolish moyilligi. Jismning massasi qanchalik katta bo'lsa, uni tezlashtirish yoki to'xtatish shunchalik qiyin bo'ladi. Massa og'irlikdan farq qiladi. Og'irlik - bu jismga ta'sir qiluvchi tortishish kuchi va shuning uchun mahalliy tortishish tezlanishiga bog'liq.
Fizikada harakat odatda pozitsiya, tezlik va tezlanish miqdorlari orqali o'rganiladi. Tezlik pozitsiyaning vaqtga nisbatan qanchalik tez o'zgarishini, tezlanish esa vaqt birligiga tezlikning o'zgarishini ko'rsatadi. Nyuton qonunlari kuchni tezlanish bilan bog'laydi va shu bilan sabab (kuch) va natija (harakat o'zgarishi) o'rtasida ko'prik yaratadi.
Nyutonning birinchi qonuni (inersiya qonuni)
Nyutonning birinchi qonunida shunday deyilgan: "Agar jismga ta'sir qiluvchi umumiy kuch nolga teng bo'lsa, u tinch holatda qoladi yoki to'g'ri chiziqda doimiy tezlikda harakatlanadi." Bu shuni anglatadiki, agar jismga ta'sir qiluvchi umumiy kuch bo'lmasa, jism tezlikda o'zgarishni boshdan kechirmaydi.
Bu qonunning asosiy tushunchasi inersiyadir. Inersiya avtomobil to'satdan tormozlanganda yo'lovchilarning nima uchun oldinga surilishini tushuntiradi. Avtomobil sekinlashganda, yo'lovchining tanasi inersiya tufayli oldinga harakatini saqlab qolishga moyil bo'ladi. Shuning uchun xavfsizlik kamarlari juda muhimdir, chunki ular tananing oldinga harakatlanishini to'xtatadigan kuch hosil qiladi.
Yana bir misol - stol ustidagi jism. Jism tinch holatda qoladi, chunki uni harakatga keltiradigan gorizontal kuch yo'q; pastga qaragan tortishish kuchi va stolning yuqoriga qaragan kuchi bir-birini muvozanatlashtiradi, shuning uchun natijaviy kuch nolga teng. Shunday qilib, birinchi qonun harakatdagi o'zgarish faqat nolga teng bo'lmagan natijaviy kuch mavjud bo'lganda sodir bo'lishini ta'kidlaydi.
Nyutonning ikkinchi qonuni (Kuch, massa va tezlanish o'rtasidagi bog'liqlik)
Nyutonning ikkinchi qonuni klassik mexanikaning asosi bo'lib, quyidagicha ta'kidlaydi: "Jismning tezlanishi unga ta'sir qiluvchi natijaviy kuchga mutanosib va uning massasiga teskari mutanosibdir." Matematik jihatdan u quyidagicha shakllantiriladi:
ΣF = m · a
Bu yerda ΣF natijaviy kuch (N), m massa (kg) va a tezlanish (m/s²) dir. Ushbu formula ikkita muhim jihatni ko'rsatadi. Birinchidan, doimiy massaga ega jismga qo'llaniladigan kuch qanchalik katta bo'lsa, natijaviy tezlanish shuncha katta bo'ladi. Ikkinchidan, xuddi shu kuch uchun katta massaga ega jism kichikroq tezlanishni boshdan kechiradi.
Masalan, bo'sh xarid qilish savatini itarish to'la savatni itarishdan osonroq. To'la savatning massasi kattaroq, shuning uchun bir xil itarish kuchi uchun tezlanish kichikroq bo'ladi. Sport misollari ham aniq: tennis to'pini bouling to'piga qaraganda tezlashtirish osonroq, chunki uning massasi ancha kichikroq.
Nyutonning ikkinchi qonuni, shuningdek, jismga ta'sir qiluvchi kuchlarni, masalan, ishqalanish, arqondagi taranglik, prujina kuchi va tortishish kuchini tahlil qilishga yordam beradi. Muammolarni yechishda, odatda, hosil bo'lgan kuchni to'g'ri hisoblash uchun barcha ishlayotgan kuchlarni xaritalash uchun erkin jism diagrammasidan foydalaniladi.
Nyutonning uchinchi qonuni (harakat va reaksiya)
Nyutonning Uchinchi Qonunida shunday deyilgan: "Har bir harakat uchun teng va qarama-qarshi reaksiya mavjud." Bu shuni anglatadiki, agar A jismi B jismiga kuch ta'sir qilsa, u holda B jismi A jismiga teng kuch ta'sir qiladi, lekin teskari yo'nalishda.
Bu qonun ko'pincha noto'g'ri tushuniladi, chunki odamlar harakat va reaksiya bir-birini bekor qiladi deb o'ylashadi. Aslida, bu ikki kuch ikki xil narsaga ta'sir qiladi, shuning uchun ular bir xil narsaga bir-birini bekor qilmaydi. Masalan, odam polda turganda, uning oyoqlari polga pastga qarab kuch (harakat) ta'sir qiladi va pol uning oyoqlariga yuqoriga qarab normal kuch (reaktsiya) ta'sir qiladi. Poldan keladigan reaksiya kuchi uning vaznini muvozanatlash uchun etarlicha katta bo'lgani uchun, odam yiqilmasdan turishi mumkin.
Yana bir juda mashhur misol - raketaning harakati. Raketa gazni yuqori tezlikda orqaga otadi (harakat), keyin gaz raketaga oldinga siljish (reaktsiya) ta'sirini o'tkazadi va raketani yuqoriga ko'taradi. Xuddi shu tamoyil bog'lanmagan sharga ham tegishli: havo bir yo'nalishda chiqib ketadi va shar teskari yo'nalishda itariladi.
Nyuton qonunlarining kundalik hayotda qo'llanilishi
Nyuton qonunlarini ko'plab faoliyat turlarida topish mumkin. Transportda transport vositalarini loyihalashda dvigatel kuchi, havo qarshiligi va shinalar ishqalanishi kabi turli kuchlar hisobga olinadi. Transport vositasi burilganda, transport vositasining aylanma yo'lini saqlab turish uchun markazdan qochiruvchi kuch kerak bo'ladi; agar ishqalanish yetarli bo'lmasa, transport vositasi sirpanib ketishi mumkin.
Muhandislikda binolar va ko'priklar qurish kuchlar balansini tahlil qilishni talab qiladi (Nyutonning birinchi qonuni). Konstruksiyalar ma'lum nuqtalarda hosil bo'lgan kuchlar va momentlar qulashga olib kelmasligi uchun loyihalashtirilishi kerak. Og'ir uskunalar texnologiyasida Nyutonning ikkinchi qonuni mashinaning ma'lum bir yukni ko'tarish yoki harakatlantirish uchun zarur bo'lgan kuchini aniqlash uchun ishlatiladi.
Sportda sportchilar harakat-reaktsiya qonunidan foydalanadilar. Yuguruvchi yerga orqaga itariladi, bu esa yuguruvchini oldinga itaradi. Suzuvchi suvga orqaga itariladi, bu esa suzuvchini oldinga itaradi. Itaruvchi kuch qanchalik samarali bo'lsa, natijada tezlanish shuncha katta bo'ladi.
Nyuton qonunlarining cheklovlari
Nyuton qonunlari juda foydali bo'lsa-da, cheklovlarga ega. Ular past tezlikdagi makroskopik obyektlar uchun eng aniqdir. Yorug'lik tezligiga yaqinlashadigan tezliklarda Eynshteynning nisbiylik nazariyasi aniqroq bo'ladi, chunki samarali massa va vaqt endi mutlaq emas. Atomlar va subatomik zarrachalar miqyosida kvant mexanikasi zarur, chunki zarrachalarning xatti-harakatlarini faqat klassik kuchlar va traektoriyalar bilan tushuntirib bo'lmaydi.
Biroq, kundalik muammolarning aksariyati va ko'plab muhandislik qo'llanmalari uchun Nyuton qonunlari hali ham asosiy yondashuv bo'lib qolmoqda, chunki ular sodda, amaliy va yetarlicha aniq.
Xulosa
Nyuton qonunlari klassik fizikada kuch va harakat o'rtasidagi bog'liqlikni tushuntiruvchi muhim asosdir. Nyutonning birinchi qonunida, agar hosil bo'lgan kuch nolga teng bo'lsa, jism o'zining harakat holatini saqlab qolishini aytiladi. Nyutonning ikkinchi qonunida tezlanish hosil bo'lgan kuchga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va massaga teskari proportsional ekanligini tushuntiradi, bu ΣF = m·a sifatida ifodalanadi. Nyutonning uchinchi qonuni harakat-reaktsiya tamoyilini ta'kidlaydi, ya'ni har bir kuchning har doim teng kattalikdagi va qarama-qarshi yo'nalishdagi sherigi bor.
Ushbu uchta qonunni tushunish orqali biz kundalik hayotdagi oddiy harakatdan tortib, mashinalar va transport vositalarini loyihalashgacha bo'lgan keng ko'lamli tabiiy va texnologik hodisalarni tahlil qilishimiz mumkin. Ekstremal sharoitlarda cheklovlarga qaramay, Nyuton qonunlari dolzarbligicha qolmoqda va fan tarixidagi eng buyuk yutuqlardan birini tashkil etadi.
-
Agar xohlasangiz, men bibliografiya, so'zboshi qo'shishim yoki ko'proq "maktab formati" versiyasini yaratishim mumkin (orqa fon, muammo bayonoti, maqsadlar, muhokama va xulosa bilan).
