Как связаны сила и движение?

Исаак Ньютон наилучшим образом описал связи между силой и движением в своих трех знаменитых законах, и изучение их является важной частью изучения физики. Они рассказывают вам, что происходит, когда сила применяется к массе, а также определяют ключевое понятие силы. Если вы хотите понять взаимосвязь между силой и движением, первые два закона Ньютона являются наиболее важными для рассмотрения, и с ними легко справиться. Они объясняют, что любое изменение движения от движения к неподвижному или наоборот требует неуравновешенной силы и что количество движения пропорционально размеру силы и обратно пропорционально массе объекта.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Если нет силы или если единственные силы идеально сбалансированы, объект либо останется неподвижным, либо продолжит движение с точно такой же скоростью. Только неуравновешенные силы вызывают изменения скорости объекта, в том числе изменение его скорости от нуля (т. Е. Стационарная) до более чем нуля (движение).

Первый закон Ньютона: несбалансированные силы и движение

Первый закон Ньютона гласит, что объект либо будет оставаться в покое (не в движении), либо в движении при с точно такой же скоростью и в том же направлении, если только на него не действует «неуравновешенный» сила. Проще говоря, он говорит, что что-то движется только в том случае, если что-то другое толкает его, и что вещи только останавливаются, меняют направление или начинают двигаться быстрее, если что-то толкает его.

Понимание значения «неуравновешенной силы» проясняет этот закон. Если на объект действуют две силы, одна толкает его влево, а другая вправо, он будет двигаться только в том случае, если одна из сил больше другой. Если у них точно такая же сила, объект просто останется на месте.

Один из способов представить это - представить себе набор весов с грузами по обе стороны от них. Гири опускаются под действием силы тяжести, и единственное, что влияет на то, насколько гравитация их притягивает, - это их масса. Если у вас одинаковое количество массы с обеих сторон, весы остаются на месте. Весы сдвинутся только в том случае, если вы буквально разбалансируете их по массе. Разница в массах означает, что силы, действующие по обе стороны шкалы, неуравновешены, и поэтому шкала движется.

Вообразить постоянное движение с одинаковой скоростью труднее, потому что вы не сталкиваетесь с этим в повседневной жизни. Подумайте, что бы произошло, если бы у вас была игрушечная машинка, стоящая на идеально гладкой (без трения) поверхности, а в комнате не было воздуха. Автомобиль будет стоять на месте, если его не толкать, как описано выше. Но что происходит после толчка? Нет трения о поверхность, чтобы замедлить его, и нет воздуха, чтобы замедлить его. Поверхность уравновешивает силу тяжести (так называемая «нормальная реакция», связанная с третьим законом Ньютона), и на нее нет сил, действующих слева или справа. В этой ситуации машина продолжала бы двигаться по поверхности с той же скоростью. Если бы поверхность была бесконечно длинной, машина продолжала бы двигаться с этой скоростью вечно.

Второй закон Ньютона: что такое сила?

Второй закон Ньютона определяет понятие силы. В нем говорится, что сила, приложенная к объекту, равна его массе, умноженной на ускорение, вызываемое силой. В символах это:

F = ma

Единицей силы является Ньютон - чтобы признать человека, который ее определил, - что является сокращенным способом выражения килограмм-метров на секунду в квадрате (кг м / с2). Если у вас масса 1 кг и вы хотите ускорять ее на 1 м / с каждую секунду, вам необходимо приложить силу в 1 Н.

Написание закона Ньютона следующим образом помогает прояснить связь между силой и движением:

Ускорение слева показывает нам, насколько что-то движется. Правая часть показывает, что большая сила приводит к большему движению, если масса объекта такая же. Если приложить определенную силу, это уравнение также показывает, что величина ускорения зависит от массы, которую вы пытаетесь переместить. Более крупный и тяжелый объект движется меньше, чем более легкий и меньший объект, подвергнутый толчку того же размера. Если вы пинаете футбольный мяч, он будет двигаться намного больше, чем если бы вы ударили по мячу для боулинга с такой же силой.

  • Доля
instagram viewer