Isaacas Newtonas savo trijuose garsiuose dėsniuose geriausiai apibūdino jėgos ir judesio sąsajas, o jų mokymasis yra labai svarbi fizikos mokymosi dalis. Jie pasakoja, kas atsitinka, kai jėga veikia masę, taip pat apibrėžia pagrindinę jėgos sampratą. Jei norite suprasti jėgos ir judesio santykį, svarbiausia atsižvelgti į pirmuosius du Niutono dėsnius, su kuriais lengva susidoroti. Jie paaiškina, kad bet koks perėjimas iš judėjimo į nejudėjimą ar atvirkščiai reikalauja nesubalansuotos jėgos ir kad judesio dydis yra proporcingas jėgos dydžiui ir atvirkščiai proporcingas objekto masei.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Jei nėra jėgos arba jei vienintelės jėgos yra visiškai subalansuotos, objektas arba liks vietoje, arba toliau judės tiksliai tokiu pačiu greičiu. Tik nesubalansuotos jėgos sukelia objekto greičio pokyčius, įskaitant jo greičio keitimą iš nulio (t. Y. Stacionaraus) į daugiau nei nulis (juda).
Pirmasis Niutono dėsnis: nesubalansuotos jėgos ir judesys
Pirmasis Niutono dėsnis sako, kad objektas arba liks ramybėje (nejudėdamas), arba judės lygiai tokiu pačiu greičiu ir ta pačia kryptimi, nebent tai veikia „nesubalansuotas“ jėga. Paprasčiau tariant, jis sako, kad kažkas juda tik tuo atveju, jei kažkas kitas jį stumia, ir kad viskas sustoja, pakeičia kryptį arba pradeda judėti greičiau tik tuo atveju, jei kažkas tai stumia.
Suprantant „nesubalansuotos jėgos“ prasmę, šis įstatymas paaiškinamas. Jei daiktą veikia dvi jėgos, viena stumia jį į kairę, kita - į dešinę, jis juda tik tuo atveju, jei viena iš jėgų yra didesnė už kitą. Jei jų jėgos lygiai tokios pačios, daiktas tiesiog liks ten, kur yra.
Vienas iš būdų tai įsivaizduoti yra galvoti apie svarstyklių rinkinį, kurio svoriai yra abiejose jo pusėse. Svoris traukiamas žemyn dėl gravitacijos, ir vienintelis dalykas, turintis įtakos gravitacijos tempimui, yra tai, kiek yra masės. Jei turite vienodą masės kiekį iš abiejų pusių, svarstyklės lieka nejudančios. Svarstyklės juda tik tuo atveju, jei tiesiogine to žodžio prasme išbalansuojate pagal masę. Masių skirtumas reiškia, kad jėgos, veikiančios abi skalės puses, nėra subalansuotos, todėl skalė juda.
Įsivaizduoti nuolatinį judėjimą tuo pačiu greičiu yra sunkiau, nes kasdieniniame gyvenime su tuo nesusiduri. Pagalvokite, kas nutiktų, jei žaislinis automobilis sėdėtų ant visiškai lygaus (be trinties) paviršiaus ir kambaryje nebūtų oro. Automobilis liktų ramiai, nebent jis būtų stumiamas, kaip aprašyta aukščiau. Bet kas nutiks po stūmimo? Nėra jokios trinties su paviršiumi, kad jį sulėtintų, ir nėra oro, kuris jį sulėtintų. Paviršius subalansuoja gravitacijos jėgą (vadinama „normalia reakcija“, susijusia su trečiuoju Niutono dėsniu), ir nėra jėgų, veikiančių jį iš kairės ar dešinės. Esant tokiai situacijai, automobilis ir toliau važiuotų tuo pačiu greičiu palei paviršių. Jei danga būtų be galo ilga, automobilis amžinai judėtų tokiu greičiu.
Antrasis Niutono dėsnis: kas yra jėga?
Antrasis Niutono dėsnis apibrėžia jėgos sąvoką. Jame teigiama, kad objektui taikoma jėga yra lygi jo masei, padaugintai iš pagreičio, kurį sukelia jėga. Simboliuose tai yra:
F = ma
Jėgos vienetas yra Niutonas - pripažinti jį apibrėžusį asmenį - tai trumpas būdas pasakyti kilogramo metrai per sekundę kvadratu (kg m / s)2). Jei turite 1 kg masę ir norite ją kas sekundę pagreitinti 1 m / s, turite pritaikyti 1 N jėgą.
Toliau parašytas Niutono dėsnis padeda išsiaiškinti jėgos ir judesio ryšį:
Kairėje pusėje esantis pagreitis nurodo, kiek kažkas juda. Dešinė pusė rodo, kad didesnė jėga lemia didesnį judėjimą, jei objekto masė yra tokia pati. Jei taikoma konkreti jėga, ši lygtis taip pat rodo, kad pagreičio dydis priklauso nuo masės, kurią bandote judėti. Didesnis, sunkesnis objektas juda mažiau nei mažesnis, lengvesnis objektas, kuriam taikomas tokio pat dydžio stūmimas. Jei spardysite futbolo kamuolį, jis pajudės daug daugiau, nei spardydamas tokios pat jėgos boulingo kamuolį.