Isaac Newton ve svých třech slavných zákonech nejlépe popsal vazby mezi silou a pohybem a učení o nich je zásadní součástí učení fyziky. Řeknou vám, co se stane, když na hmotu působí síla, a také definují klíčový koncept síly. Pokud chcete pochopit vztah mezi silou a pohybem, nejdůležitější jsou dva z Newtonových zákonů, které je třeba vzít v úvahu, a je snadné se s nimi vyrovnat. Vysvětlují, že jakákoli změna z pohybu na nepohybující se nebo naopak vyžaduje nevyváženou sílu a že množství pohybu je úměrné velikosti síly a nepřímo úměrné hmotnosti objektu.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Pokud neexistuje žádná síla, nebo pokud jsou jediné síly dokonale vyvážené, objekt buď zůstane v klidu, nebo se bude pohybovat přesně stejnou rychlostí. Pouze nevyvážené síly způsobují změny rychlosti objektu, včetně změny jeho rychlosti z nuly (tj. Stacionární) na více než nulu (pohybující se).
Newtonův první zákon: nevyvážené síly a pohyb
Newtonův první zákon říká, že předmět buď zůstane v klidu (ne v pohybu), nebo v pohybu v přesně stejnou rychlostí a přesně stejným směrem, pokud na něj nepůsobí „nevyvážený“ platnost. Jednoduše řečeno, říká se, že se něco pohne, jen když to něco tlačí, a že věci se zastaví, změní směr nebo se začnou hýbat rychleji, pokud to něco tlačí.
Pochopení významu „nevyvážené síly“ objasňuje tento zákon. Pokud na předmět působí dvě síly, jedna tlačí na levou a druhá na pravou, bude se pohybovat, pouze pokud je jedna ze sil větší než druhá. Pokud mají přesně stejnou sílu, objekt zůstane tam, kde je.
Jedním ze způsobů, jak si to představit, je přemýšlet o souboru stupnic, jejichž váhy jsou na obou stranách. Váhy jsou taženy gravitací a jediná věc, která ovlivňuje, jak je gravitace táhne, je to, kolik je tam hmoty. Pokud máte na obou stranách stejné množství hmoty, váha zůstane nehybná. Stupnice se pohybuje pouze tehdy, pokud ji doslova vyvážíte z hlediska hmotnosti. Rozdíl v hmotnosti znamená, že síly působící na obě strany stupnice jsou nevyvážené, a tak se váha pohybuje.
Představit si neustálý pohyb stejnou rychlostí je těžší, protože se s tím v běžném životě nestretnete. Přemýšlejte o tom, co by se stalo, kdybyste autíčko seděli na dokonale hladkém povrchu bez tření a v místnosti by nebyl vzduch. Auto zůstalo v klidu, pokud nebylo zatlačeno, jak je popsáno výše. Co se ale stane po zatlačení? S povrchem není žádné tření, které by ho zpomalovalo, a žádný vzduch, který by ho zpomalil. Povrch vyvažuje gravitační sílu (tzv. „Normální reakcí“, která souvisí s třetím Newtonovým zákonem) a na ni nepůsobí žádné síly zleva ani zprava. V této situaci by auto pokračovalo v jízdě stejnou rychlostí po povrchu. Pokud by byl povrch nekonečně dlouhý, auto by se touto rychlostí věčně pohybovalo.
Newtonův druhý zákon: Co je síla?
Newtonův druhý zákon definuje koncept síly. Uvádí, že síla aplikovaná na objekt se rovná jeho hmotnosti vynásobené zrychlením, které síla působí. V symbolech to je:
F = ma
Jednotkou síly je Newton - uznat osobu, která ji definovala - což je zkratkový způsob, jak říci čtvereční kilogram metrů za sekundu (kg m / s2). Pokud máte hmotnost 1 kg a chcete ji každou sekundu zrychlit o 1 m / s, musíte použít sílu 1 N.
Psaní Newtonova zákona následujícím způsobem pomáhá objasnit souvislost mezi silou a pohybem:
Zrychlení vlevo nám říká, jak moc se něco pohybuje. Pravá strana ukazuje, že větší síla vede k většímu pohybu, pokud je hmotnost objektu stejná. Pokud je použita konkrétní síla, tato rovnice také ukazuje, že velikost zrychlení závisí na hmotnosti, kterou se pokoušíte pohybovat. Větší a těžší předmět se pohybuje méně než menší a lehčí předmět vystavený tlaku stejné velikosti. Pokud kopnete fotbalový míč, bude se pohybovat mnohem víc, než když kopnete bowlingovou kouli se stejnou silou.