როდესაც სერ ისააკ ნიუტონმა გამოაქვეყნა Philosophiae Naturalis Principia Mathematica 1687 წელს მან სამუდამოდ შეცვალა ფიზიკის სამყარო. ნიუტონის ნამუშევარი ხერხემალია კლასიკური მექანიკა, სასარგებლოა ყველაფრის აღსაწერად, მზის გარშემო პლანეტების მოძრაობიდან დაწყებული მოძრაობამდე, რომელსაც ყოველდღიურად შეხვდებით.
კერძოდ, ნიუტონის მოძრაობის სამი კანონი აღწერეთ "ყოველდღიური" მოძრაობა, რომელიც დაეყრდნო არისტოტელესა და გალილეოს მსგავსი ნამუშევრებს, რათა მოცემული იყოს ფიზიკის ზოგიერთი ყველაზე ფუნდამენტური კანონის ზუსტი მათემატიკური ფორმულირება.
კვანტური მექანიკა და აინშტაინის სპეციალური ფარდობითობის თეორია საჭიროა სუბატომიური მოძრაობის ზუსტად აღსაწერად ნაწილაკები ან ძალიან დიდი, ან სწრაფად მოძრავი საგნები, ნიუტონის მოძრაობის კანონები დღესაც იყენებენ მეცნიერებს ამ უკიდურესობის მიღმა სიტუაციები.
ნიუტონის პირველი მოძრაობის კანონი
პირველი კანონიროგორც ფიზიკის საკლასო ოთახში არის განსაზღვრული, ნათქვამია: ”მოსვენების ობიექტი ისვენებს და ობიექტი მოძრაობს რჩება ერთგვაროვან მოძრაობაში იმავე სიჩქარით და იმავე მიმართულებით, თუ მასზე არ მოქმედებს გაუწონასწორებელი ძალა ”.
მას ზოგჯერ უწოდებენ ინერციის კანონი რადგან იგი აღწერს ობიექტის ტენდენციას უცვლელი დარჩეს (მოძრაობენ თუ ისევ მოძრაობენ), თუ არ მოქმედებს გარე ძალა. გაითვალისწინეთ, რომ გჭირდებათ "დაუბალანსებელი" ძალა ობიექტის სიჩქარის შესაცვლელად; თანაბარი სიძლიერის ორი ძალა, რომლებიც საპირისპირო მიმართულებით უბიძგებენ ერთმანეთს, უბრალოდ გააუქმებენ ერთმანეთს.
ეს დედამიწაზე შეიძლება უცნაურად გამოიყურებოდეს, რადგან ყველაფერი, რაც მოძრაობს, საბოლოოდ წყდება, მაგრამ ეს მხოლოდ ისეთი რამითაა განპირობებული, როგორიცაა ხახუნის ძალა და ჰაერის წინააღმდეგობა. თუ მანქანიდან დააჩქარეთ ამაჩქარებელი ფეხი, ის საბოლოოდ გაჩერდება ამის გამო დაუბალანსებელი ძალები - თქვენ უნდა დაგჭირდეთ ფეხი გაზის პედელზე, რათა გააწონასწოროთ ძალები და გააგრძელოთ ა მუდმივი სიჩქარე. თუ თქვენ ობიექტს კოსმოსში მიიწევდით (სიმძიმის წყაროებისგან შორს), ის გააგრძელებდა სწორი ხაზით მოძრაობას იმავე სიჩქარით, სანამ სხვა ძალას არ შეხვდებოდა.
Რჩევები
ობიექტი მოძრაობს მუდმივი სიჩქარით ან უძრავად რჩება, როდესაც მასზე წმინდა ძალა არ არის გამოყენებული.
ნიუტონის მოძრაობის მეორე კანონი
მეორე კანონი უკავშირდება წმინდა ძალას ვწმინდა გამოიყენება ობიექტზე ობიექტის მასის პროდუქტზე მ და შედეგად დაჩქარება ა. მე -2 კანონი მითითებულია მათემატიკურად, როგორც:
F_ {net} = მა
Სიტყვებით, წმინდაძალა ტოლია მასაზე აჩქარებაზე. ასე რომ, თუ 1 კგ მასის ობიექტს გამოიყენებთ 1 ნიუტონის (1 N) წმინდა ძალას, თქვენ დააჩქარებთ მას 1 მ / წმ-ზე2 რამდენადაც ძალა გამოიყენება. კანონი უფრო ზუსტად არის ნათქვამი შემდეგნაირად:
\ bm {F_ {net}} = m \ bm {a}
თამამი აღიარებს ამას ძალა და აჩქარება არის ვექტორები რადგან ძალის მიმართულება და აჩქარება არის იმპორტი, ისევე როგორც მათი სიდიდე. პრაქტიკაში იქნება მრავალი კომპონენტები თითოეული სხვადასხვა მიმართულებით და თქვენ უნდა გამოიყენოთ ვექტორული დამატება, რომ სრულად აღწეროთ ორი ან სამი განზომილების ობიექტების ძალები და მოძრაობა.
ეს ხსნის რა არის "არაბალანსირებული" ძალა: 5 N ძალა x მიმართულება გაუქმდება 5 N ძალის მიერ -x მიმართულება, მაგრამ თუ მეორე ძალა იყო y მიმართულება, ისინი გაერთიანდებიან წმინდა ძალაში და წარმოქმნიან მოძრაობას (ანუ აჩქარებას) იმ მიმართულებით, რომლის შემუშავებაც შეგიძლიათ კომპონენტებიდან.
ნიუტონის მოძრაობის მესამე კანონი
ნიუტონის მესამე კანონი ხშირად ნათქვამია, როგორც ”ყველა მოქმედებისათვის არსებობს თანაბარი და საპირისპირო რეაქცია”, მაგრამ უფრო ზუსტი ფორმულირება იქნება: ობიექტი ახდენს ძალას მეორე ობიექტზე, მეორე ობიექტი ახდენს თანაბარი სიდიდის და საპირისპირო მიმართულების ძალას პირველზე ობიექტი.
სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სამყაროში ყველა ძალა მოდის წყვილად, იმ უკუქცევიდან, რასაც გრძნობ დედამიწა მზეს აძლევს მზის გრავიტაციული მიზიდვის საპასუხოდ Დედამიწა.
ამის გასაგებად საუკეთესო გზაა იმაზე ფიქრი ნორმალური ძალა. როდესაც ობიექტი ეყრდნობა მიწაზე, იგი მიზიდულობის გამო ახდენს მიწაზე დაღმავალ ძალას (მისი წონა), და იატაკი ახდენს ზევით ძალას ზუსტად იმავე ზომის ობიექტზე, რომელიც ნორმალური ძალის სახელითაა ცნობილი. ამის გარეშე, ობიექტი აგრძელებს დაჩქარებას დედამიწის ცენტრისკენ, რასაც აუცილებლად შეამჩნევდით შემდეგში, როდესაც სკამზე ჯდომას შეეცდებოდით!
როდესაც მიდიხართ, ფეხები დაეშვება იატაკზე და იატაკზე უბიძგებს უკან თქვენი ფეხები ნიუტონის მესამე კანონის შესაბამისად, რომელიც ხელს უწყობს თქვენი წინსვლას.