Kun Sir Isaac Newton julkaisi Philosophiae Naturalis Principia Mathematica vuonna 1687 hän muutti fysiikan maailmaa ikuisesti. Newtonin työ on selkäranka klassinen mekaniikka, hyödyllinen kuvaamaan kaikkea planeettojen liikkeestä auringon ympäri aina päivittäisessä elämässäsi kohtaamaan liikkeeseen.
Erityisesti Newtonin kolme liikkeen lakia kuvaile “jokapäiväistä” liikettä, joka perustuu Aristoteleen ja Galileon kaltaisten teosten pohjalta antamaan tarkka matemaattinen muotoilu joistakin fysiikan perustavimmista laeista.
Vaikka kvanttimekaniikkaa ja Einsteinin erityisrelatiivisuusteoriaa tarvitaan kuvaamaan subatomisen liike tarkasti hiukkasia tai erittäin suuria tai nopeasti liikkuvia esineitä, tutkijat käyttävät Newtonin liikelakeja edelleen näiden äärimmäisyyksien ulkopuolella tilanteissa.
Newtonin ensimmäinen liikelaki
ensimmäinen laki, kuten fysiikan luokkahuone määrittelee, sanotaan: ”Lepotilassa oleva esine pysyy levossa ja esine liikkeessä pysyy tasaisessa liikkeessä samalla nopeudella ja samaan suuntaan, ellei epätasapainoinen vaikuta siihen pakottaa."
Sitä kutsutaan joskus hitauslakia koska se kuvaa kohteen taipumusta pysyä muuttumattomana (olivatpa ne sitten liikkeessä vai pysähtyneet), ellei siihen kohdisteta ulkoista voimaa. Huomaa, että tarvitset "epätasapainoisen" voiman kohteen nopeuden muuttamiseen; kaksi yhtä vahvaa voimaa, jotka työntyvät vastakkaisiin suuntiin, yksinkertaisesti kumoavat toisensa.
Tämä saattaa tuntua oudolta maapallolla, koska kaikki liikkuva lopulta lepää, mutta tämä johtuu vain kitkavoimasta ja ilmanvastuksesta. Jos otat jalkasi kaasupolulta autossa, se lopulta pysähtyy näiden takia epätasapainoiset voimat - sinun on pidettävä jalka kaasupolkimella voimien tasapainottamiseksi ja jatkamiseksi a tasainen vauhti. Jos työnnät kohdetta avaruudessa (kaukana painovoiman lähteistä), se jatkaisi liikkumista suoralla linjalla samalla nopeudella, kunnes se kohtaa toisen voiman.
Vinkkejä
Kohde liikkuu vakionopeudella tai pysyy paikallaan, kun siihen ei ole kohdistettu nettovoimaa.
Newtonin toinen liikelaki
toinen laki viittaa nettovoimaan Fnetto sovelletaan esineeseen kohteen massan tulokseen m ja siitä johtuva kiihtyvyys a. Toinen laki sanotaan matemaattisesti seuraavasti:
F_ {net} = ma
Sanoin, nettovoima on sama kuin massa kertaa kiihtyvyys. Joten jos kohdistat 1 newtonin (1 N) nettovoiman esineeseen, jonka massa on 1 kg, saat sen kiihtymään nopeudella 1 m / s2 niin kauan kuin voimaa käytetään. Laki on tarkemmin sanottu seuraavasti:
\ bm {F_ {net}} = m \ bm {a}
Taivutus tunnustaa sen voima ja kiihtyvyys ovat vektorit koska voiman suunta ja kiihtyvyys ovat tärkeitä, samoin kuin niiden suuruus. Käytännössä niitä on useita komponentit jokaisesta eri suuntaan, ja sinun on käytettävä vektorilisäystä kuvaamaan esineiden voimat ja liike kahdessa tai kolmessa ulottuvuudessa.
Tämä selittää, mikä "epätasapainoinen" voima on: 5 N voima x 5 N: n voima peruuttaisi suunnan -x suuntaan, mutta jos toinen voima olisi y suuntaan, ne yhdistyvät nettovoimaksi ja tuottavat liikettä (ts. kiihtyvyyttä) suuntaan, jonka voit treenata komponenteista.
Newtonin kolmas liikelaki
Newtonin kolmas laki sanotaan usein "jokaiselle toiminnalle on sama ja vastakkainen reaktio", mutta tarkempi muotoilu olisi: jos an esine kohdistaa voimaa toiseen esineeseen, toinen esine kohdistaa ensimmäiseen voimaan yhtä suurta ja vastakkaista suuntaa esine.
Toisin sanoen, kaikki maailmankaikkeuden voimat tulevat pareittain siitä työntövoimasta, jonka tunnet yrittäessäsi työnnä seinä hinaajaan, jonka maapallo antaa auringon vastauksena auringon painovoiman vetämiseen Maa.
Paras tapa ymmärtää tämä on ajattelemalla normaali voima. Kun esine lepää maassa, se kohdistaa maahan painovoiman (sen paino), ja lattia käyttää ylöspäin suuntautuvaa voimaa täsmälleen samankokoiseen esineeseen, joka tunnetaan normaalina voimana. Ilman tätä esine kiihtyisi edelleen kohti maapallon keskiosaa, jonka huomaat varmasti seuraavalla kerralla, kun yritit istua tuolilla!
Kun kävelet, jalkasi työntyvät alas lattiaan ja lattiaan työntää takaisin ylös jalkojasi Newtonin kolmannen lain mukaisesti, joka auttaa sinua eteenpäin ajamisessa.