Ìbáṣepọ̀ Newton: Òye Ìṣísẹ̀ àti Ìwúwo
Pendahuluan
Isaac Newton, ọ̀kan lára àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì tó ní ipa jùlọ nínú ìtàn, ṣe àgbékalẹ̀ àwọn àbá tó yí òye wa nípa àgbáyé padà. Iṣẹ́ pàtàkì rẹ̀, “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica,” tí a tẹ̀ jáde ní ọdún 1687, ló gbé àwọn òfin ìṣípo àti òfin ìfàmọ́ra gbogbogbòò kalẹ̀. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé Albert Einstein ni wọ́n sábà máa ń sọ èrò ìbáramu, gẹ́gẹ́ bí wọ́n ṣe mọ̀ ọ́n lónìí, àmọ́ Newton ló kọ́kọ́ ṣe èrò ìbáramu nínú ìlànà àwọn onímọ̀ nípa àgbékalẹ̀. Àpilẹ̀kọ yìí yóò ṣàyẹ̀wò àwọn ìlànà ìbáramu Newton, ìtumọ̀ wọn fún òye ìṣípo àti agbára, àti bí àwọn èrò wọ̀nyí ṣe ti yípadà títí di àkókò ìbáramu Einstein.
Àwọn Òfin Ìṣíṣẹ́ Newton
Àwọn òfin ìṣípo Newton ni ìpìlẹ̀ àwọn ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́ àtijọ́, wọ́n sì ní òfin mẹ́ta tí ó ṣàlàyé ìbáṣepọ̀ láàárín ìṣípo ohun kan àti àwọn agbára tí ó ń ṣiṣẹ́ lórí rẹ̀. Àwọn òfin mẹ́ta wọ̀nyí ni:
1. Òfin Àkọ́kọ́ ti Newton (Òfin Àìníní):
“Gbogbo ohun kan yoo wa ni isinmi tabi ki o ma rin ni iyara ti o duro nigbagbogbo ni ila titọ ayafi ti agbara ita ba ṣiṣẹ lati yi ipo naa pada.”
Òfin yìí tẹnu mọ́ pàtàkì àìfaradà, ìtẹ̀sí ohun kan láti máa gbé ipò ìṣíṣẹ́ rẹ̀. Ní ti ìbáramu, èyí túmọ̀ sí pé ìṣíṣẹ́ ìbáramu láàárín ohun méjì kò ní yípadà àyàfi tí a bá lo agbára kan.
2. Òfin Kejì ti Newton:
“Ìyára ohun kan jẹ́ ìwọ̀n taara sí agbára tí ń ṣiṣẹ́ lórí rẹ̀ àti ìwọ̀n òdìkejì sí ìwọ̀n rẹ̀. Ní ti ìṣirò, èyí ni a ń sọ gẹ́gẹ́ bí F = ma.”
Níbí, agbára (F) ni àbájáde ìwọ̀n (m) àti ìfàsẹ́yìn (a). Òfin yìí fi bí a ṣe lè yí ìṣípo ohun kan padà nípa lílo agbára hàn. Ní ti ìbáramu, èyí túmọ̀ sí pé agbára tí ó ń ṣiṣẹ́ lórí ohun kan yóò yí ìṣípo rẹ̀ padà.
3. Òfin Kẹta ti Newton:
“Gbogbo ìgbésẹ̀ ni yóò mú ìṣesí kan náà àti òdìkejì wá.”
Òfin yìí ṣàlàyé pé àwọn agbára máa ń wáyé ní méjì-méjì. Tí ohun A bá ń lo agbára lórí ohun B, ohun B yóò lo agbára tó dọ́gba ṣùgbọ́n tó lòdì sí ohun A. Èyí ṣe pàtàkì láti lóye ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn ohun nínú ètò tí a ti pa mọ́.
Òfin Newton nípa Ìfàmọ́ra Àgbáyé
Òfin ìfàmọ́ra gbogbogbòò ti Newton sọ pé gbogbo èròjà inú àgbáyé ń fa gbogbo èròjà mìíràn mọ́ra pẹ̀lú agbára tí ó bá àbájáde gbogbo èròjà méjèèjì mu, tí ó sì bá ìpele ìpele àárín wọn mu. Ní ti ìṣirò, a sọ òfin yìí gẹ́gẹ́ bí:
\[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \]
Mo ṣe é:
– \( F \) ni agbara walẹ laarin awọn patikulu meji.
– \( G \) ni iduroṣinṣin agbara gbogbo agbaye.
– \( m_1 \) àti \( m_2 \) ni ìwọ̀n àwọn èròjà méjì náà.
– \( r \) ni ijinna laarin awọn aarin ibi-iwọn ti awọn patikulu meji naa.
Òfin òòfà Newton fúnni ní ìpìlẹ̀ fún òye àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ bí ìyípo pílánẹ́ẹ̀tì àti ìṣípo àwọn nǹkan lórí ojú ilẹ̀ ayé. Ó tún kó ipa pàtàkì nínú èrò Newton nípa ìbáramu, nítorí pé agbára òòfà ni agbára tí ó ní ipa lórí ìṣípo àwọn nǹkan nínú pápá òòfà.
Ìbátan Newton
Ìbáramu Newton, tàbí ní pàtó, ìlànà ìbáramu Newton, ni èrò náà pé àwọn òfin fisiksi tí ó wúlò nínú físiksi ìtọ́kasí inertial kan náà tún wúlò nínú gbogbo àwọn físiksi ìtọ́kasí inertial mìíràn. Èyí túmọ̀ sí wípé kò sí físiksi ìtọ́kasí inertial pàtàkì; gbogbo òfin ìṣípo kan náà ló wúlò nínú físiksi èyíkéyìí tí ó ń rìn ní iyàrá tí ó dúró ṣinṣin pẹ̀lú ara wọn.
Ìlànà Ìbáṣepọ̀ Àtijọ́
A le ṣe àkópọ̀ ìlànà ìbáramu ti Newton gẹ́gẹ́ bí a ṣe sọ:
– Àwọn ìyípadà ní Gálílì: Àwọn ìṣètò ìṣípo nínú fírẹ́mù ìtọ́kasí aláìlópin le yípadà láti fírẹ́mù kan sí fírẹ́mù mìíràn tí ń gbé ní ìbámu pẹ̀lú àkọ́kọ́ pẹ̀lú iyàrá tí ó dúró ṣinṣin láìyí ìrísí àwọn ìṣètò náà padà.
Àwọn àyípadà Galilean ṣàlàyé bí àwọn ìṣọ̀kan àkókò-ayé ṣe ń yípadà láàrín àwọn férémù ìtọ́kasí inertial méjì. Ká sọ pé àwọn férémù ìtọ́kasí inertial méjì wà, S àti S', níbi tí S' ti ń gbé pẹ̀lú iyàrá àìyẹ́ra \( v \) ní ìbámu pẹ̀lú S. Tí \( (x, y, z, t) \) bá jẹ́ àwọn ìṣọ̀kan nínú férémù S àti \( (x', y', z', t') \) bá jẹ́ àwọn ìṣọ̀kan nínú férémù S', nígbà náà àwọn àyípadà Galilean ni a lè sọ gẹ́gẹ́ bí:
\[ x' = x – vt \]
\[y' = y \]
\[ z' = z \]
\[ t' = t \]
Ìyípadà yìí fihàn pé àkókò jẹ́ pípé àti pé ó jọra ní gbogbo àwọn fíìmù ìtọ́kasí aláìlópin, èyí tí ó jẹ́ ojú ìwòye pàtàkì nínú àwọn ẹ̀rọ ìgbàanì.
Àwọn Àbájáde Ìbátan Newton
Ìbáramu Newton ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìtumọ̀ pàtàkì nínú fisiksi kilasika:
1. Ìṣíṣẹ́ àti Ìṣíṣẹ́ Ìbátan:
Ohun kan tí ó ń rìn ní iyàrá tí ó dúró ṣinṣin nínú fíìmù ìtọ́kasí kan yóò máa rìn ní iyàrá tí ó dúró ṣinṣin nínú fíìmù ìtọ́kasí mìíràn, gẹ́gẹ́ bí ìlànà ìyípo Newton. Èyí túmọ̀ sí wípé ìṣípo tí ó wà láàrín àwọn ohun méjì kò yípadà àyàfi tí agbára kan bá ṣiṣẹ́ lórí wọn.
2. Ìtọ́jú Ìṣíṣẹ́:
Nínú ètò ìtọ́kasí tí kò ṣeé yí padà, gbogbo agbára ètò tí a ti pa mọ́ kò ní yípadà tí kò bá sí agbára láti òde tí ó ń ṣiṣẹ́ lórí ètò náà. Ìlànà yìí ni ìpìlẹ̀ òfin ìpamọ́ agbára, èyí tí ó ṣe pàtàkì ní òye ìkọlù àti ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn nǹkan.
3. Ìṣípo òòrùn àti ìyípo:
Òfin ìfàmọ́ra Newton fún wa láyè láti sọ àsọtẹ́lẹ̀ ìṣípo àwọn pílánẹ́ẹ̀tì àti àwọn ohun alààyè mìíràn ní ojú ọ̀run. Ní ìbámu pẹ̀lú ìbáṣepọ̀ Newton, gbogbo pílánẹ́ẹ̀tì ń tẹ̀lé òfin ìfàmọ́ra kan náà wọ́n sì ń hùwà gẹ́gẹ́ bí òfin ìṣípo Newton nínú àwọn ètò ìtọ́kasí wọn.
Ìyípadà sí Ìbátan Einstein
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìbáramu Newtonian pèsè ìpìlẹ̀ tó lágbára fún òye ìṣípo àti agbára òòfà, ó ní àwọn ààlà. Àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ kan, bíi iyàrá ìmọ́lẹ̀ tó dúró ṣinṣin àti àwọn ipa ìbáramu ní iyàrá gíga, kò ṣeé ṣàlàyé nípasẹ̀ àwọn onímọ̀ nípa Newtonian àtijọ́. Èyí ló mú kí àwọn ẹ̀kọ́ Albert Einstein nípa ìbáramu pàtàkì àti gbogbogbòò ní ìbẹ̀rẹ̀ ọ̀rúndún ogún.
Ìbátan Pàtàkì
Ìmọ̀ràn pàtàkì Einstein nípa ìbáṣepọ̀, tí a gbé kalẹ̀ ní ọdún 1905, ṣe àtúnṣe ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èrò pàtàkì nípa àwọn onímọ̀ nípa Newtonian. Ọ̀kan lára àwọn èrò pàtàkì rẹ̀ ni pé iyàrá ìmọ́lẹ̀ nínú afẹ́fẹ́ kò ní ìyípadà kankan, kò sì ní ìyípadà sí iyàrá olùwòran. Èyí lòdì sí ojú ìwòye Newton nípa àkókò pípé, ó sì yọrí sí àwọn èrò nípa ìfàsẹ́yìn àkókò àti ìfàsẹ́yìn gígùn ní àwọn iyàrá ìbáṣepọ̀.
Ìbátan Gbogbogbòò
Ìbáramu gbogbogbo, tí Einstein tẹ̀ jáde ní ọdún 1915, rọ́pò òfin òògùn Newton pẹ̀lú èrò pé òògùn jẹ́ ìyípo àkókò àyè tí ìwọ̀n àti agbára ń fà. Ìmọ̀ yìí ṣàlàyé àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ òògùn tó lágbára, bíi ìyípo pílánẹ́ẹ̀tì Mercury àti àwọn ihò dúdú, èyí tí òfin òògùn Newton kò lè ṣàlàyé.
Ipari
Ìbáramu Newton, pẹ̀lú àwọn òfin ìṣípo àti agbára ìwalẹ̀ gbogbogbòò rẹ̀, jẹ́ ìpìlẹ̀ pàtàkì ti fisiksi kilasika tí ó yí òye wa nípa àgbáyé padà. Àwọn ìlànà ìbáramu Newton fúnni ní ojú ìwòye tó péye nípa ìṣípo àti ìbáṣepọ̀ nínú àwọn fọ́ọ̀mù ìtọ́kasí aláìlópin. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìbáramu Einstein ló rọ́pò rẹ̀ nígbẹ̀yìn-gbẹ́yín, ogún Newton ṣì jẹ́ ìpìlẹ̀ alágbára fún kíkẹ́kọ̀ọ́ àti òye àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ àdánidá, láti ìṣípo pílánẹ́ẹ̀tì sí ìṣiṣẹ́ ojoojúmọ́.
