Kiedy Sir Isaac Newton opublikował Philosophiae Naturalis Principia Mathematica w 1687 roku na zawsze zmienił świat fizyki. Praca Newtona jest podstawą Mechanika klasyczna, przydatne do opisywania wszystkiego, od ruchu planet wokół Słońca po ruch, który napotykasz w swoim codziennym życiu.
W szczególności Newtona trzy prawa ruchu opisać „codzienny” ruch, opierając się na pracach takich jak Arystoteles i Galileusz, aby dać precyzyjne matematyczne sformułowanie niektórych z najbardziej fundamentalnych praw fizyki.
Podczas gdy mechanika kwantowa i szczególna teoria względności Einsteina są potrzebne do dokładnego opisania ruchu subatomowego cząstek lub bardzo dużych lub szybko poruszających się obiektów, prawa ruchu Newtona są nadal używane przez naukowców poza tymi ekstremalnymi sytuacje.
Pierwsze prawo dynamiki Newtona
pierwsze prawo, zgodnie z definicją Physics Classroom, stwierdza, że: „Obiekt w spoczynku pozostaje w spoczynku, a obiekt w ruchu pozostaje w ruchu jednostajnym z tą samą prędkością i w tym samym kierunku, chyba że działa na niego niezrównoważony siła."
Czasami nazywa się to prawo bezwładności ponieważ opisuje tendencję obiektu do pozostawania niezmienionym (czy jest w ruchu, czy nieruchomy), chyba że zostanie przyłożona siła zewnętrzna. Zauważ, że potrzebujesz „niezrównoważonej” siły, aby zmienić prędkość obiektu; dwie siły o jednakowej sile, pchające w przeciwnych kierunkach, po prostu znoszą się nawzajem.
To może wydawać się dziwne na Ziemi, ponieważ wszystko, co się porusza, w końcu się zatrzymuje, ale dzieje się tak tylko z powodu takich rzeczy, jak siła tarcia i opór powietrza. Jeśli zdejmiesz nogę z pedału gazu w samochodzie, w końcu zatrzyma się z tego powodu niezrównoważone siły – musiałbyś trzymać stopę na pedale gazu, aby zrównoważyć siły i kontynuować z stała prędkość. Gdybyś wypchnął obiekt w kosmos (daleko od źródeł grawitacji), poruszałby się on po linii prostej z tą samą prędkością, aż napotkałby inną siłę.
Wskazówki
Obiekt porusza się ze stałą prędkością lub pozostaje nieruchomy, gdy nie jest do niego przyłożona żadna siła wypadkowa.
Drugie prawo dynamiki Newtona
drugie prawo dotyczy siły netto fanetto zastosowany do obiektu do iloczynu masy obiektu m i wynikające z tego przyspieszenie za. Drugie prawo jest sformułowane matematycznie jako:
F_{net}=ma
W słowach, nettosiła równa się masie razy przyspieszenie. Więc jeśli przyłożysz siłę netto 1 niutona (1 N) do obiektu o masie 1 kg, spowodujesz, że przyspieszy on z prędkością 1 m/s2 tak długo, jak przyłożona jest siła. Prawo jest dokładniej określone jako:
\bm{F_{net}}=m\bm{a}
Odważny przyznaje, że siła i przyspieszenie są wektory ponieważ kierunek siły i przyspieszenia są ważne, podobnie jak ich wielkości. W praktyce będzie ich wiele składniki każdego w różnych kierunkach i musisz użyć dodawania wektorów, aby w pełni opisać siły i ruch obiektów w dwóch lub trzech wymiarach.
To wyjaśnia, czym jest „niezrównoważona” siła: siła 5 N w x kierunek zostałby anulowany przez siłę 5 N w -x kierunku, ale jeśli druga siła była w tak kierunku, połączyłyby się w siłę wypadkową i wytworzyły ruch (tj. przyspieszenie) w kierunku, który można obliczyć z komponentów.
Trzecie prawo dynamiki Newtona
Newtona trzecie prawo często mówi się, że „dla każdego działania zachodzi równa i przeciwna reakcja”, ale bardziej precyzyjne sformułowanie brzmiałoby: jeśli an if obiekt wywiera siłę na drugi obiekt, drugi obiekt wywiera siłę równej wielkości i w przeciwnym kierunku na pierwszy obiekt.
Innymi słowy, wszystkie siły we wszechświecie występują parami, z odpychania, które odczuwasz, gdy próbujesz popchnąć ścianę do holownika, który Ziemia daje słońcu w odpowiedzi na grawitacyjne przyciąganie słońca na Ziemia.
Najlepszym sposobem, aby to zrozumieć, jest zastanowienie się nad normalna siła. Kiedy obiekt opiera się na ziemi, wywiera siłę działającą w dół na ziemię z powodu grawitacji (jego waga), a podłoga wywiera siłę skierowaną do góry na obiekt o dokładnie tej samej wielkości, znaną jako siła normalna. Bez tego obiekt nadal przyspieszałby w dół w kierunku środka Ziemi, co z pewnością zauważysz, gdy następnym razem spróbujesz usiąść na krześle!
Kiedy idziesz, twoje stopy naciskają na podłogę, a podłoga odpycha się do twoich stóp zgodnie z trzecim prawem Newtona, które pomaga pchać cię do przodu.