Исак Нютон даде най-доброто описание на връзките между сила и движение в трите си известни закона и научаването за тях е ключова част от изучаването на физика. Те ви казват какво се случва, когато сила се прилага към маса, и също така определят ключовото понятие за сила. Ако искате да разберете връзката между сила и движение, първите два от законите на Нютон са най-важните за разглеждане и с тях е лесно да се справите. Те обясняват, че всяка промяна от преместване в неподвижна или обратното изисква небалансирана сила и че количеството на движението е пропорционално на размера на силата и обратно пропорционално на масата на обекта.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Ако няма сила или ако единствените сили са напълно балансирани, обектът или ще остане неподвижен, или ще продължи да се движи с абсолютно същата скорост. Само небалансираните сили причиняват промени в скоростта на обекта, включително промяна на скоростта му от нула (т.е. неподвижна) на повече от нула (движеща се).
Първият закон на Нютон: Неуравновесени сили и движение
Първият закон на Нютон казва, че обектът или ще остане в покой (не в движение), или в движение точно същата скорост и в същата посока, освен ако не се действа от „небалансиран“ сила. По-просто казано, се казва, че нещо се движи само ако нещо друго го тласка и че нещата спират, променят посоката или започват да се движат по-бързо, ако нещо го тласка.
Разбирането на значението на „небалансирана сила“ изяснява този закон. Ако върху даден предмет действат две сили, едната го бута наляво, а другата - надясно, тя ще се движи само ако една от силите е по-голяма от другата. Ако те имат абсолютно същата сила, обектът просто ще остане там, където е.
Един от начините да си представим това е да мислим за набор от везни, с тежести от двете му страни. Тежестите се изтеглят от гравитацията и единственото, което влияе върху това колко гравитацията ги дърпа, е колко маса има. Ако имате еднакво количество маса от двете страни, кантарът остава неподвижен. Скалата се движи само ако буквално я направите небалансирана по отношение на масата. Разликата в масите означава, че силите, действащи от двете страни на скалата, са небалансирани и така скалата се движи.
Представянето на постоянно движение със същата скорост е по-трудно, защото не срещате това в ежедневния живот. Помислете какво би се случило, ако имате играчка, която седи на идеално гладка (без триене) повърхност и в стаята няма въздух. Колата ще остане неподвижна, освен ако не бъде избутана, както е описано по-горе. Но какво се случва след натискането? Няма триене с повърхността, което да го забави и няма въздух, който да го забави. Повърхността балансира силата на гравитацията (чрез нещо, наречено „нормална реакция“, свързана с третия закон на Нютон) и върху нея няма сили, действащи отляво или отдясно. В тази ситуация колата ще продължи да пътува със същата скорост по повърхността. Ако повърхността беше безкрайно дълга, колата щеше да продължи да се движи с тази скорост завинаги.
Вторият закон на Нютон: Какво е сила?
Вторият закон на Нютон дефинира понятието сила. Той гласи, че силата, приложена към даден обект, е равна на неговата маса, умножена по ускорението, което силата предизвиква. В символите това е:
F = ma
Единицата за сила е Нютон - за да се признае лицето, което го е определило - което е стенографичен начин да се каже на килограм метри в секунда на квадрат (kg m / s2). Ако имате маса от 1 kg и искате да я ускорите с 1 m / s всяка секунда, трябва да приложите сила от 1 N.
Писането на закона на Нютон по следния начин помага да се изясни връзката между сила и движение:
Ускорението отляво ни казва колко много се движи нещо. Дясната страна показва, че по-голямата сила води до повече движение, ако масата на обекта е еднаква. Ако се приложи специфична сила, това уравнение също показва, че количеството на ускорението зависи от масата, която се опитвате да преместите. По-голям, по-тежък обект се движи по-малко от по-малък, по-лек обект, подложен на натиск със същия размер. Ако ритате футболна топка, тя ще се движи много повече, отколкото ако ритате топка за боулинг със същата сила.