Isaac Newton kuvasi parhaiten voiman ja liikkeen välisiä yhteyksiä kolmessa kuuluisassa laissaan, ja niistä oppiminen on tärkeä osa fysiikan oppimista. He kertovat sinulle, mitä tapahtuu, kun joukkoon kohdistetaan voima, ja määrittelevät myös voiman avainkäsitteen. Jos haluat ymmärtää voiman ja liikkeen välisen suhteen, kaksi ensimmäistä Newtonin lakia ovat tärkeimpiä huomioitavia, ja niihin on helppo tarttua. He selittävät, että kaikki muutokset siirtymisestä liikkumattomiin tai päinvastoin edellyttävät epätasapainoista voimaa ja että liikkeen määrä on verrannollinen voiman kokoon ja kääntäen verrannollinen kohteen massaan.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Jos voimaa ei ole tai jos ainoat voimat ovat täysin tasapainossa, esine joko pysyy paikallaan tai jatkaa liikkumistaan täsmälleen samalla nopeudella. Vain epätasapainoiset voimat aiheuttavat muutoksia kohteen nopeudessa, mukaan lukien sen nopeuden muuttaminen nollasta (ts. Paikallaan) enemmän kuin nolla (liikkuva).
Newtonin ensimmäinen laki: epätasapainoiset voimat ja liike
Newtonin ensimmäisen lain mukaan esine pysyy joko levossa (ei liikkeessä) tai liikkeessä täsmälleen sama nopeus ja täsmälleen samaan suuntaan, ellei sitä toimi "epätasapainoinen" pakottaa. Yksinkertaisemmin sanottuna siinä sanotaan, että jotain liikkuu vain, jos jokin muu työntää sitä, ja että asiat pysähtyvät, muuttavat suuntaa tai alkavat liikkua nopeammin, jos jokin työntää sitä.
"Epätasapainoisen voiman" merkityksen ymmärtäminen selventää tätä lakia. Jos esineeseen vaikuttaa kaksi voimaa, toinen työntää sitä vasemmalle ja toinen oikealle, se liikkuu vain, jos toinen voimista on suurempi kuin toinen. Jos esineillä on täsmälleen sama vahvuus, esine pysyy vain siellä missä se on.
Yksi tapa kuvitella tämä on ajatella asteikkosarjaa, jonka painot ovat sen kummallakin puolella. Painovoima vetää painoja alas, ja ainoa asia, joka vaikuttaa painovoiman vetämiseen, on kuinka paljon massaa on. Jos molemmilla puolilla on sama määrä massaa, vaaka pysyy paikallaan. Asteikko liikkuu vain, jos kirjaimellisesti teet sen epätasapainoksi massan suhteen. Massojen ero tarkoittaa sitä, että asteikon molemmille puolille vaikuttavat voimat ovat epätasapainossa, joten asteikko liikkuu.
Kuvitella jatkuvaa liikettä samalla nopeudella on vaikeampaa, koska et kohdata tätä jokapäiväisessä elämässä. Ajattele, mitä tapahtuisi, jos leluauto istuisi täysin sileällä (kitkattomalla) pinnalla eikä huoneessa olisi ilmaa. Auto pysyi paikallaan, ellei sitä työnnetty, kuten edellä on kuvattu. Mutta mitä tapahtuu työnnön jälkeen? Ei ole kitkaa pinnan kanssa hidastamaan sitä eikä ilmaa hidasta sen hidastumista. Pinta tasapainottaa painovoimaa (jollain tavalla kutsutaan "normaaliksi reaktioksi", joka liittyy Newtonin kolmanteen lakiin), eikä sille vaikuta voimia vasemmalta tai oikealta. Tässä tilanteessa auto kulkisi samalla nopeudella pintaa pitkin. Jos pinta olisi äärettömän pitkä, auto jatkaisi liikkumista tällä nopeudella ikuisesti.
Newtonin toinen laki: mikä on voima?
Newtonin toinen laki määrittelee voiman käsitteen. Siinä todetaan, että esineeseen kohdistettu voima on yhtä suuri kuin sen massa kerrottuna voiman aiheuttamalla kiihtyvyydellä. Symboleissa tämä on:
F = ma
Voimayksikkö on Newton - tunnustamaan sen määrittäneen henkilön - mikä on lyhyt tapa sanoa kilogramma-metriä sekunnissa neliö (kg m / s)2). Jos sinulla on 1 kg massa ja haluat kiihdyttää sitä 1 m / s sekunnissa, sinun on käytettävä 1 N: n voimaa.
Newtonin lain kirjoittaminen seuraavalla tavalla auttaa selventämään voiman ja liikkeen välistä yhteyttä:
Vasemmalla oleva kiihtyvyys kertoo meille, kuinka paljon jotain liikkuu. Oikea puoli osoittaa, että suurempi voima johtaa enemmän liikkeeseen, jos kohteen massa on sama. Jos käytetään tiettyä voimaa, tämä yhtälö osoittaa myös, että kiihtyvyyden määrä riippuu liikkuvasta massasta. Isompi, painavampi esine liikkuu vähemmän kuin pienempi, kevyempi esine, johon kohdistetaan saman kokoinen painallus. Jos potkaat jalkapalloa, se liikkuu paljon enemmän kuin jos potkaisit samalla voimalla keilapalloa.
