Isaac Newton a dat cea mai bună descriere a legăturilor dintre forță și mișcare în cele trei celebre legi ale sale, iar învățarea despre ele este o parte crucială a învățării fizicii. Acestea vă spun ce se întâmplă atunci când o forță este aplicată unei mase și, de asemenea, definesc conceptul cheie de forță. Dacă doriți să înțelegeți relația dintre forță și mișcare, primele două legi ale lui Newton sunt cele mai importante de luat în considerare și sunt ușor de abordat. Aceștia explică faptul că orice schimbare de la mutare la mutare sau viceversa necesită o forță dezechilibrată și că cantitatea de mișcare este proporțională cu mărimea forței și invers proporțională cu masa obiectului.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Dacă nu există forță sau dacă singurele forțe sunt perfect echilibrate, un obiect fie va rămâne nemișcat, fie va continua să se deplaseze exact cu aceeași viteză. Doar forțele dezechilibrate provoacă modificări ale vitezei unui obiect, inclusiv schimbarea vitezei acestuia de la zero (adică staționară) la mai mult de zero (în mișcare).
Prima lege a lui Newton: forțe dezechilibrate și mișcare
Prima lege a lui Newton spune că un obiect fie va rămâne în repaus (nu în mișcare), fie în mișcare la exact aceeași viteză și exact în aceeași direcție, cu excepția cazului în care este acționat de un „dezechilibrat” forta. În termeni mai simpli, spune că ceva se mișcă numai dacă altceva îl împinge și că lucrurile se opresc, schimbă direcția sau încep să se miște mai repede dacă ceva îl împinge.
Înțelegerea semnificației „forței dezechilibrate” clarifică această lege. Dacă două forțe acționează asupra unui obiect, una împingându-l spre stânga și cealaltă împingându-l spre dreapta, se va mișca numai dacă una dintre forțe este mai mare decât cealaltă. Dacă au exact aceeași forță, obiectul va rămâne acolo unde este.
O modalitate de a vă imagina acest lucru este să vă gândiți la un set de cântare, cu greutăți de ambele părți ale acestuia. Greutățile sunt aduse în jos de gravitație și singurul lucru care afectează cât de mult le atrage gravitația este cât de multă masă există. Dacă aveți aceeași cantitate de masă pe ambele părți, scara rămâne nemișcată. Cântarul se mișcă doar dacă îl faceți literalmente dezechilibrat în termeni de masă. Diferența de mase înseamnă că forțele care acționează pe ambele părți ale scalei sunt dezechilibrate, astfel încât scala se mișcă.
Imaginarea unei mișcări constante cu aceeași viteză este mai dificilă, deoarece nu întâlnești acest lucru în viața de zi cu zi. Gândiți-vă la ce s-ar întâmpla dacă ați avea o mașină de jucărie așezată pe o suprafață perfect netedă (fără frecare) și nu ar fi aer în cameră. Mașina va rămâne nemișcată dacă nu va fi împinsă, așa cum s-a descris mai sus. Dar ce se întâmplă după împingere? Nu există frecare cu suprafața care să o încetinească și nici un aer care să o încetinească. Suprafața echilibrează forța gravitațională (prin ceva numit „reacția normală”, legată de a treia lege a lui Newton) și nu există forțe care acționează asupra ei din stânga sau din dreapta. În această situație, mașina ar continua să călătorească cu aceeași viteză de-a lungul suprafeței. Dacă suprafața ar fi infinit de lungă, mașina ar continua să se miște cu viteza respectivă pentru totdeauna.
A doua lege a lui Newton: Ce este forța?
A doua lege a lui Newton definește conceptul de forță. Se afirmă că forța aplicată unui obiect este egală cu masa sa înmulțită cu accelerația cauzată de forță. În simboluri, acesta este:
F = ma
Unitatea de forță este Newton - pentru a recunoaște persoana care a definit-o - care este un mod de prescurtare de a spune kilogram-metri pe secundă pătrat (kg m / s2). Dacă aveți o masă de 1 kg și doriți să o accelerați cu 1 m / s în fiecare secundă, trebuie să aplicați o forță de 1 N.
Scrierea legii lui Newton în felul următor ajută la clarificarea legăturii dintre forță și mișcare:
Accelerarea, în stânga, ne spune cât de mult se mișcă ceva. Partea din dreapta arată că o forță mai mare duce la mai multă mișcare dacă masa obiectului este aceeași. Dacă se aplică o forță specifică, această ecuație arată, de asemenea, că cantitatea de accelerație depinde de masa pe care încercați să o mutați. Un obiect mai mare și mai greu se mișcă mai puțin decât un obiect mai mic și mai ușor supus aceleiași dimensiuni. Dacă dați o minge de fotbal, aceasta se va mișca mult mai mult decât dacă dați o minge de bowling cu aceeași forță.