Ìwé Fisiksi lórí Àwọn Òfin Newton
Pendahuluan
Fisiksi jẹ́ ẹ̀ka ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì àdánidá tí ó ń ṣe àyẹ̀wò àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ àti ìṣe àgbáyé nípasẹ̀ àkíyèsí, wíwọ̀n, àti ìgbékalẹ̀ àwọn òfin tí ó wúlò. Ọ̀kan lára àwọn ìpìlẹ̀ pàtàkì ti fisiksi àgbáyé ni Àwọn Òfin Ìṣípo Newton. Sir Isaac Newton ni ó ṣe àwọn òfin wọ̀nyí ní ọ̀rúndún kẹtàdínlógún, wọ́n sì ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìpìlẹ̀ fún òye bí àwọn ohun kan ṣe ń gbé àti bí àwọn agbára ṣe ń nípa lórí àwọn ìyípadà nínú ìṣípo yẹn. Láìka ìfarahàn àwọn ìbáramu àti àwọn ẹ̀rọ ìṣètò kuatomu òde òní sí, Àwọn Òfin Newton ṣì ṣe pàtàkì fún ṣíṣàlàyé onírúurú ìṣẹ̀lẹ̀ ojoojúmọ́, pàápàá jùlọ lórí ìwọ̀n àwọn ohun tí ń gbé ní àwọn iyàrá tí ó kéré sí iyàrá ìmọ́lẹ̀.
Àwọn òfin Newton kìí ṣe àkójọpọ̀ àwọn ìlànà lásán, ṣùgbọ́n wọ́n jẹ́ ìlànà ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì fún ríronú nípa ìbáṣepọ̀ láàárín agbára, ìwọ̀n, àti ìyárasí. Àwọn ohun tí wọ́n lò pọ̀, láti ṣírò ìṣírò ìṣípo ọkọ̀ àti àpẹẹrẹ afárá sí ìwádìí eré ìdárayá àti ìmọ̀ ẹ̀rọ ọkọ̀ òfurufú àti òfuurufú. Ìwé yìí yóò jíròrò àwọn òfin mẹ́ta ti Newton ní ọ̀nà tí ó tọ́, àwọn èrò nípa agbára àti ìwọ̀n, àti àpẹẹrẹ ìlò wọn nínú ìgbésí ayé ojoojúmọ́.
Àwọn Ìpìlẹ̀ Ẹ̀kọ́: Agbára, Ibi-ìṣepọ̀, àti Ìṣípo
Kí a tó jíròrò àwọn òfin mẹ́ta ti Newton, ó ṣe pàtàkì láti lóye àwọn kókó pàtàkì tí ó wà nínú rẹ̀. Agbára jẹ́ ìtẹ̀sí tàbí ìfà tí ó lè yí ipò ìṣípo ohun kan padà. Agbára ní ìwọ̀n àti ìtọ́sọ́nà, èyí tí ó sọ ọ́ di ìwọ̀n vektọ. Ẹ̀yà SI ti agbára ni Newton (N), tí a túmọ̀ sí agbára tí ó nílò láti fún ìyára 1 m/s² sí ìwọ̀n 1 kg.
Ìwọ̀n ìwúwo jẹ́ ìwọ̀n ìfòyà ohun kan, ìyẹn ni pé, ìtẹ̀sí rẹ̀ láti máa gbé ipò ìṣípo rẹ̀ ga. Bí ìwọ̀n ohun kan bá ṣe pọ̀ tó, bẹ́ẹ̀ náà ni yóò ṣe ṣòro tó láti yára tàbí dá dúró. Ìwúwo yàtọ̀ sí ìwọ̀n. Ìwúwo ni agbára ìwúwo tí ń ṣiṣẹ́ lórí ohun kan, nítorí náà ó sinmi lórí ìyára ìwúwo agbègbè.
A sábà máa ń kẹ́kọ̀ọ́ nípa ìṣípo nínú fisiksi nípa lílo ipò iye, iyàrá, àti iyàrá. Iyàrá ń fi bí ipò ṣe yára yípadà sí àkókò hàn, nígbà tí iyàrá ń fi ìyípadà nínú iyàrá fún àkókò ẹyọ kan hàn. Àwọn òfin Newton so agbára pọ̀ mọ́ iyàrá, èyí sì ń pèsè ààlà láàrín okùnfà (agbára) àti ipa (ìyípadà nínú ìṣípo).
Òfin Àkọ́kọ́ ti Newton (Òfin Inertia)
Òfin Àkọ́kọ́ ti Newton sọ pé: “Ohun kan yóò dúró ní ìsinmi tàbí kí ó máa rìn ní ìlà títọ́ ní iyàrá tí ó dúró ṣinṣin bí agbára àwọ̀n tí ń ṣiṣẹ́ lórí rẹ̀ bá jẹ́ òdo.” Èyí túmọ̀ sí pé tí kò bá sí agbára àwọ̀n tí ó ń kan ohun kan, ohun náà kò ní ní ìrírí ìyípadà nínú iyàrá.
Èrò pàtàkì nínú òfin yìí ni àìfaradà. Ìfaradà ṣàlàyé ìdí tí a fi ń tì àwọn arìnrìn-àjò ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ síwájú nígbà tí ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ bá ń jábọ́ lójijì. Bí ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ náà ṣe ń dínkù, ara arìnrìn-àjò náà máa ń dúró síwájú nítorí àìfaradà. Ìdí nìyí tí bẹ́líìtì ìjókòó fi ṣe pàtàkì, nítorí wọ́n ń pèsè agbára tí ó ń dá ara dúró láti má tẹ̀síwájú.
Àpẹẹrẹ mìíràn ni ohun kan lórí tábìlì. Ohun náà dúró ní ìsinmi nítorí pé kò sí agbára ìdúró tí ó ń mú kí ó rìn; agbára ìfàmọ́lẹ̀ sísàlẹ̀ àti agbára òkè tábìlì náà dọ́gba ara wọn, nítorí náà agbára tí ó yọrí sí jẹ́ òdo. Nítorí náà, òfin àkọ́kọ́ tẹnu mọ́ ọn pé ìyípadà nínú ìṣípo kan máa ń wáyé kìkì tí agbára tí kò ní òdo bá wà.
Òfin Kejì ti Newton (Ìbáṣepọ̀ láàrín Agbára, Ìwà-púpọ̀, àti Ìyára-ìyára)
Òfin Kejì ti Newton ni kókó pàtàkì nínú iṣẹ́-ẹ̀rọ àtijọ́, ó sì sọ pé: “Ìyára ohun kan jẹ́ ìwọ̀n sí agbára tí ó ń ṣiṣẹ́ lórí rẹ̀, ó sì jẹ́ ìwọ̀n òdìkejì sí ìwọ̀n rẹ̀.” Ní ti ìṣirò, a ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀ gẹ́gẹ́ bí:
ΣF = m · a
Níbí, ΣF ni agbára àbájáde (N), m ni ìwọ̀n (kg), àti a ni ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn (m/s²). Fọ́múlá yìí fi àwọn kókó pàtàkì méjì hàn. Àkọ́kọ́, bí agbára tí a lò sí ohun tí ìwọ̀n rẹ̀ dúró ṣinṣin bá ṣe pọ̀ tó, bẹ́ẹ̀ ni ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn tí ó jáde yóò pọ̀ sí i. Èkejì, fún agbára kan náà, ohun tí ó ní ìwọ̀n rẹ̀ tó pọ̀ sí i yóò ní ìrírí ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn kékeré.
Fún àpẹẹrẹ, títẹ kẹ̀kẹ́ tí ó ṣofo rọrùn ju títẹ kẹ̀kẹ́ tí ó kún lọ. Kẹ̀kẹ́ tí ó kún ní ìwọ̀n tí ó pọ̀ jù, nítorí náà ìyárasí náà kéré fún agbára títẹ̀ kan náà. Àwọn àpẹẹrẹ eré ìdárayá tún ṣe kedere: bọ́ọ̀lù tẹ́nìsì rọrùn láti yára ju bọ́ọ̀lù tẹ́nìsì lọ nítorí pé ìwọ̀n rẹ̀ kéré púpọ̀.
Òfin Kejì ti Newton tún ń ran lọ́wọ́ láti ṣàyẹ̀wò àwọn agbára tí ń ṣiṣẹ́ lórí ohun kan, bí ìforígbárí, ìdààmú nínú okùn, agbára ìrúwé, àti agbára òòfà. Nígbà tí a bá ń yanjú àwọn ìṣòro, a sábà máa ń lo àwòrán ara-ẹni láti ṣe àfihàn gbogbo agbára tí ó ń ṣiṣẹ́ kí a lè ṣírò agbára tí ó ń jáde lọ́nà tí ó tọ́.
Òfin Kẹta ti Newton (Ìgbésẹ̀ àti Ìhùwàsí)
Òfin Kẹta ti Newton sọ pé: “Fún gbogbo ìgbésẹ̀, ìṣesí kan náà àti ìyípadà kan wà.” Èyí túmọ̀ sí wípé tí ohun A bá lo agbára kan lórí ohun B, ohun B yóò lo agbára kan náà lórí ohun A ṣùgbọ́n ní ìtakora.
Wọ́n sábà máa ń lóye òfin yìí nítorí pé àwọn ènìyàn rò pé ìgbésẹ̀ àti ìṣe máa ń fagilé ara wọn. Ní gidi, àwọn agbára méjì yìí máa ń ṣiṣẹ́ lórí ohun méjì tó yàtọ̀ síra, nítorí náà wọn kì í fagilé ara wọn lórí ohun kan náà. Fún àpẹẹrẹ, nígbà tí ẹnìkan bá dúró lórí ilẹ̀, ẹsẹ̀ rẹ̀ máa ń lo agbára ìsàlẹ̀ lórí ilẹ̀ (ìgbésẹ̀), ilẹ̀ náà sì máa ń lo agbára tó ga jù lórí ẹsẹ̀ rẹ̀ (ìgbésẹ̀). Nítorí pé agbára ìṣe láti ilẹ̀ tóbi tó láti ṣe ìwọ̀n ara rẹ̀, ẹni náà lè dúró láì ṣubú.
Àpẹẹrẹ mìíràn tí a mọ̀ dáadáa ni ìṣípo rọ́kẹ́ẹ̀tì kan. Rọ́kẹ́ẹ̀tì náà máa ń ta gáàsì padà ní iyàrá gíga (ìgbésẹ̀), lẹ́yìn náà gáàsì náà máa ń tì síwájú lórí rọ́kẹ́ẹ̀tì náà (ìṣe), ó sì máa ń tì rọ́kẹ́ẹ̀tì náà sókè. Ìlànà kan náà kan bárọ́kẹ́ẹ̀tì tí a fi sílẹ̀ láìsí ìdè: afẹ́fẹ́ máa ń sá lọ sí ìhà kan, a sì máa tì rọ́kẹ́ẹ̀tì náà sí ìhà òdìkejì.
Lílo Àwọn Òfin Newton nínú Ìgbésí Ayé Ojoojúmọ́
Àwọn òfin Newton wà nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìgbòkègbodò. Nínú ìrìnnà, a ṣe àgbékalẹ̀ ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ ní àkíyèsí àwọn agbára bíi agbára ẹ̀rọ, ìdènà afẹ́fẹ́, àti ìfọ́mọ́ra taya. Nígbà tí ọkọ̀ bá yípo, a nílò agbára àárín gbùngbùn láti mú kí ipa ọ̀nà yípo ọkọ̀ náà dúró; tí ìfọ́mọ́ra kò bá tó, ọkọ̀ náà lè yọ́.
Nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ, kíkọ́ àwọn ilé àti afárá nílò ìṣàyẹ̀wò ìwọ̀n agbára (Òfin Àkọ́kọ́ ti Newton). Àwọn ilé gbọ́dọ̀ jẹ́ èyí tí a ṣe kí àwọn agbára àti àkókò tí ó yọrí sí ní àwọn ibi pàtó má baà fa ìwólulẹ̀. Nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ lílo ohun èlò líle, a lo Òfin Kejì ti Newton láti pinnu agbára tí ẹ̀rọ kan nílò láti gbé ẹrù kan tàbí láti gbé.
Nínú eré ìdárayá, àwọn eléré ìdárayá máa ń lo òfin ìṣe-ìṣe. Olùsáré máa ń tì sẹ́yìn sí ilẹ̀, èyí sì máa ń tì olùsáré síwájú. Olùsáré máa ń tì sẹ́yìn sí omi, èyí sì máa ń tì olùsáré síwájú. Bí agbára ìfàsẹ́yìn bá ṣe ń ṣiṣẹ́ dáadáa tó, bẹ́ẹ̀ náà ni ìsáré tó ń jáde yóò ṣe pọ̀ sí i.
Àwọn Ààlà ti Àwọn Òfin Newton
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ó wúlò gan-an, àwọn òfin Newton ní ààlà. Wọ́n péye jùlọ fún àwọn ohun èlò macroscopic ní iyàrá kékeré. Ní iyàrá tí ó ń súnmọ́ iyàrá ìmọ́lẹ̀, ẹ̀kọ́ Einstein nípa ìbáramu di pípéye jù nítorí pé ìwọ̀n àti àkókò tí ó gbéṣẹ́ kò sí ní ààlà mọ́. Ní ìwọ̀n àwọn átọ̀mù àti àwọn èròjà subatomic, àwọn ìlànà quantum ṣe pàtàkì nítorí pé a kò lè ṣàlàyé ìwà èròjà pàtákì nípasẹ̀ àwọn agbára àti ìlànà àtọwọ́dá nìkan.
Sibẹsibẹ, fun ọpọlọpọ awọn iṣoro ojoojumọ ati ọpọlọpọ awọn ohun elo imọ-ẹrọ, Awọn Ofin Newton tun jẹ ọna akọkọ nitori wọn rọrun, wulo, ati pe o peye ni deede.
Ipari
Àwọn òfin Newton jẹ́ ìpìlẹ̀ pàtàkì nínú fisiksi àtijọ́ tí ó ṣàlàyé ìbáṣepọ̀ láàrín agbára àti ìṣípo. Òfin Àkọ́kọ́ ti Newton sọ pé ohun kan yóò máa ṣe ìṣípo rẹ̀ bí agbára tí ó bá jẹ́ òdo bá wà. Òfin Kejì ti Newton ṣàlàyé pé ìṣípo náà jẹ́ ìwọ̀n taara sí agbára tí ó bá jẹ́ àbájáde àti ìwọ̀n tí ó yàtọ̀ sí ìwọ̀n, tí a ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ΣF = m·a. Òfin Kẹta ti Newton tẹnu mọ́ ìlànà ìṣe-ìṣe, pé gbogbo agbára ní alábàáṣiṣẹpọ̀ tí ó ní ìwọ̀n kan náà àti ìtọ́sọ́nà òdìkejì nígbà gbogbo.
Nípa lílóye àwọn òfin mẹ́ta wọ̀nyí, a lè ṣàyẹ̀wò onírúurú ìṣẹ̀lẹ̀ àdánidá àti ti ìmọ̀-ẹ̀rọ, láti ìṣípo tí ó rọrùn nínú ìgbésí ayé ojoojúmọ́ sí ṣíṣe àwọn ẹ̀rọ àti ọkọ̀. Láìka àwọn ààlà wọn sí ní àwọn ipò tí ó le koko, Àwọn Òfin Newton ṣì ṣe pàtàkì, wọ́n sì jẹ́ ọ̀kan lára àwọn àṣeyọrí tí ó tóbi jùlọ nínú ìtàn ìmọ̀-ẹ̀rọ.
-
Tí o bá fẹ́, mo lè fi ìwé àkójọpọ̀, ọ̀rọ̀ ìṣáájú kún un, tàbí kí n ṣẹ̀dá ẹ̀yà “ìrísí ilé-ẹ̀kọ́” tó túbọ̀ pọ̀ sí i (pẹ̀lú ìtàn, gbólóhùn ìṣòro, ète, ìjíròrò, àti ìparí).
