ისააკ ნიუტონმა თავის სამ ცნობილ კანონში საუკეთესოდ აღწერა ძალისა და მოძრაობის კავშირები და მათ შესახებ ცოდნა ფიზიკის შესწავლის გადამწყვეტი ნაწილია. ისინი გითხრათ, რა ხდება მასის მიმართ ძალის გამოყენებისას და ასევე განსაზღვრავენ ძალის მთავარ კონცეფციას. თუ გსურთ გაიგოთ ურთიერთმიმართება ძალასა და მოძრაობას შორის, ნიუტონის პირველი ორი კანონი ყველაზე მნიშვნელოვანია გასათვალისწინებელი და მათ გასწორება მარტივია. ისინი განმარტავენ, რომ ნებისმიერი ცვლილება გადაადგილებაზე გადაადგილებაში ან პირიქით მოითხოვს გაუწონასწორებელ ძალას და რომ მოძრაობის სიდიდე პროპორციულია ძალის ზომისა და ობიექტის მასის უკუპროპორციულია.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
თუ ძალა არ არის, ან თუ ერთადერთი ძალები შესანიშნავად არის გაწონასწორებული, ობიექტი ან გაჩერდება, ან გააგრძელებს მოძრაობას ზუსტად იგივე სიჩქარით. მხოლოდ გაუწონასწორებელი ძალები იწვევს ობიექტის სიჩქარის ცვლილებას, მათ შორის მისი სიჩქარის შეცვლას ნულიდან (ანუ სტაციონარული) ნულზე მეტით (მოძრავი).
ნიუტონის პირველი კანონი: დაუბალანსებელი ძალები და მოძრაობა
ნიუტონის პირველი კანონი ამბობს, რომ ობიექტი ან დარჩება მოსვენებული (არა მოძრაობაში) ან მოძრაობაში ზუსტად იგივე სიჩქარე და ზუსტად იგივე მიმართულებით, თუ მასზე არ მოქმედებს "გაუწონასწორებელი" ძალა. უფრო მარტივად რომ ვთქვათ, ის ამბობს, რომ რაღაც მხოლოდ მაშინ მოძრაობს, თუ რამე სხვა უბიძგებს მას, და რომ ყველაფერი მხოლოდ ჩერდება, იცვლის მიმართულებას ან უფრო სწრაფად იწყებს მოძრაობას, თუ რამე უბიძგებს მას.
"დაუბალანსებელი ძალის" მნიშვნელობის გაგება განმარტავს ამ კანონს. თუ ობიექტზე მოქმედებს ორი ძალა, ერთი უბიძგებს მას მარცხნივ და მეორე უბიძგებს მას მარჯვნივ, ის მხოლოდ მაშინ გადაადგილდება, თუ ერთი ძალა მეორეზე დიდია. თუ მათ ზუსტად იგივე ძალა აქვთ, ობიექტი უბრალოდ დარჩება იქ, სადაც არის.
ამის წარმოდგენის ერთ-ერთი გზაა მასშტაბების დაფიქრება, რომლის ორივე მხარეს არის წონა. სიმძიმის სიმძიმის შემცირება ხდება და ერთადერთი, რაც გავლენას ახდენს იზიდავს მათზე, არის რამდენი მასა. თუ ორივე მხარეს იგივე რაოდენობა გაქვთ, სასწორი უძრავად რჩება. მასშტაბი მხოლოდ მაშინ მოძრაობს, თუ მას მასობრივად გაუწონასწორებლად გახდით. მასებში განსხვავება ნიშნავს, რომ მასშტაბის ორივე მხარეს მოქმედი ძალები გაუწონასწორებელია და ამიტომ მასშტაბი მოძრაობს.
მუდმივი მოძრაობის წარმოდგენა იმავე სიჩქარით უფრო რთულია, რადგან ამას ყოველდღიურ ცხოვრებაში არ ხვდებით. დაფიქრდით რა მოხდებოდა, თუ სათამაშო მანქანა იდეალურად გლუვ (ხახუნის გარეშე) ზედაპირზე იჯდა და ოთახში ჰაერი არ იქნებოდა. მანქანა გაჩერებული იქნებოდა, თუ არ აიძულა, როგორც ზემოთ იყო აღწერილი. მაგრამ რა ხდება ბიძგის შემდეგ? ზედაპირს არ აქვს ხახუნის შენელება და არც ჰაერი, რომელიც შენელდება. ზედაპირი აბალანსებს მიზიდულობის ძალას (რასაც უწოდებენ "ნორმალურ რეაქციას", რაც ეხება ნიუტონის მესამე კანონს) და მასზე არ მოქმედებს ძალები მარცხნიდან ან მარჯვნივ. ამ სიტუაციაში მანქანა იმავე სიჩქარით განაგრძობს მოძრაობას ზედაპირის გასწვრივ. თუ ზედაპირი უსასრულოდ გრძელი იქნებოდა, მანქანა ამ სიჩქარით სამუდამოდ განაგრძობდა მოძრაობას.
ნიუტონის მეორე კანონი: რა არის ძალა?
ნიუტონის მეორე კანონი განსაზღვრავს ძალის ცნებას. მასში ნათქვამია, რომ ობიექტზე მიმართული ძალა ტოლია მისი მასის გამრავლებული აჩქარებით, რომელსაც ძალა იწვევს. სიმბოლოებში ეს არის:
F = მა
ძალის ერთეულია ნიუტონი - აღიაროს ადამიანი, ვინც ეს განსაზღვრა - ეს არის კილოგრამი წამში კვადრატის (კგ მ / წმ) თქმის სტენოგრამული გზა.2). თუ თქვენ გაქვთ 1 კგ მასა და გსურთ ყოველ წამში დააჩქაროთ იგი 1 მ / წმ-ით, უნდა მიმართოთ 1 ნ ძალას.
ნიუტონის კანონის შემდეგი ფორმით დაწერა ხელს უწყობს ძალასა და მოძრაობას შორის კავშირის გარკვევას:
აჩქარება, მარცხნივ, გვეუბნება, რამდენს მოძრაობს. მარჯვენა მხარე გვიჩვენებს, რომ უფრო დიდი ძალა იწვევს მეტ მოძრაობას, თუ ობიექტის მასა იგივეა. თუ კონკრეტული ძალაა გამოყენებული, ეს განტოლება ასევე გვიჩვენებს, რომ აჩქარების რაოდენობა დამოკიდებულია მასაზე, რომლის გადატანასაც ცდილობთ. უფრო დიდი, მძიმე ობიექტი ნაკლებად მოძრაობს, ვიდრე პატარა, მსუბუქი ობიექტი, რომელსაც ექვემდებარება იგივე ზომის ბიძგი. თუ თქვენ დაარტყით ფეხბურთის ბურთს, ის გაცილებით მეტს იმოძრავებს, ვიდრე ბოულინგის ბურთს იგივე სიძლიერით.