Isaac Newton vo svojich troch slávnych zákonoch najlepšie opísal väzby medzi silou a pohybom a ich poznávanie je rozhodujúcou súčasťou učenia fyziky. Povedia vám, čo sa stane, keď na hmotu pôsobí sila, a tiež definujú kľúčový koncept sily. Ak chcete pochopiť vzťah medzi silou a pohybom, sú najdôležitejšie prvé dva Newtonove zákony, s ktorými je ľahké sa vyrovnať. Vysvetľujú, že akákoľvek zmena z pohybu na nehybný alebo naopak vyžaduje nevyváženú silu a že množstvo pohybu je úmerné veľkosti sily a nepriamo úmerné hmotnosti objektu.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Ak neexistuje žiadna sila alebo ak sú jediné sily dokonale vyvážené, objekt buď zostane stáť, alebo sa bude pohybovať presne rovnakou rýchlosťou. Iba nevyvážené sily spôsobujú zmeny rýchlosti objektu, vrátane zmeny jeho rýchlosti z nuly (t. J. Stacionárne) na viac ako nulu (v pohybe).
Newtonov prvý zákon: nevyvážené sily a pohyb
Prvý Newtonov zákon hovorí, že predmet zostane buď v pokoji (nie v pohybe), alebo v pohybe v polohe presne rovnakou rýchlosťou a úplne rovnakým smerom, pokiaľ na ňu nepôsobí „nevyvážený“ sila. Jednoduchšie povedané, hovorí sa, že niečo sa pohne, iba ak to na ňu tlačí niečo iné, a že veci sa zastavia, zmenia smer alebo sa začnú pohybovať rýchlejšie, iba ak to niečo tlačí.
Pochopenie významu pojmu „nevyvážená sila“ objasňuje tento zákon. Ak na predmet pôsobia dve sily, jedna ho tlačí doľava a druhá doprava, pohne sa iba vtedy, ak je jedna zo síl väčšia ako druhá. Ak majú presne rovnakú silu, objekt len zostane tam, kde je.
Jedným zo spôsobov, ako si to predstaviť, je premýšľať o množine váh so závažiami na oboch stranách. Závažia sa sťahujú pomocou gravitácie a jediné, čo ovplyvňuje, ako ich gravitácia ťahá, je to, koľko je tam hmoty. Ak máte rovnaké množstvo hmoty na oboch stranách, váha zostane stáť. Stupnica sa pohybuje iba vtedy, ak ju doslova dosiahnete nevyváženou, čo sa týka hmotnosti. Rozdiel v hmotnosti znamená, že sily pôsobiace na obe strany stupnice sú nevyvážené, a tak sa váha pohybuje.
Predstavovať si konštantný pohyb rovnakou rýchlosťou je ťažšie, pretože sa s tým v každodennom živote nestretnete. Popremýšľajte, čo by sa stalo, keby ste autíčko sedeli na dokonale hladkom povrchu (bez trenia) a v miestnosti by nebol vzduch. Auto by zostalo stáť, pokiaľ by nebolo zatlačené, ako je opísané vyššie. Čo sa však stane po zatlačení? S povrchom nie je žiadne trenie, ktoré by ho spomaľovalo, a žiadny vzduch, ktorý by ho spomaľoval. Povrch vyrovnáva gravitačnú silu (takzvanou „normálnou reakciou“, ktorá sa týka tretieho Newtonovho zákona), a na ňu nepôsobia žiadne sily zľava ani sprava. V tejto situácii by auto pokračovalo v jazde rovnakou rýchlosťou po povrchu. Keby bol povrch nekonečne dlhý, auto by sa stále pohybovalo touto rýchlosťou navždy.
Newtonov druhý zákon: Čo je sila?
Druhý Newtonov zákon definuje pojem sila. Uvádza sa v ňom, že sila pôsobiaca na objekt sa rovná jeho hmotnosti vynásobenej zrýchlením, ktoré sila spôsobuje. V symboloch je to:
F = ma
Jednotkou sily je Newton - uznať osobu, ktorá ju definovala - čo je skratkový spôsob vyjadrenia štvorcových kilogramov za sekundu (kg m / s)2). Ak máte hmotnosť 1 kg a chcete ju každú sekundu zrýchliť o 1 m / s, musíte použiť silu 1 N.
Písanie Newtonovho zákona nasledujúcim spôsobom pomáha objasniť súvislosť medzi silou a pohybom:
Zrýchlenie vľavo nám hovorí, ako veľmi sa niečo pohybuje. Pravá strana ukazuje, že väčšia sila vedie k väčšiemu pohybu, ak je hmotnosť objektu rovnaká. Ak použijete konkrétnu silu, táto rovnica tiež ukazuje, že veľkosť zrýchlenia závisí od hmotnosti, ktorú sa pokúšate presunúť. Väčší a ťažší objekt sa pohybuje menej ako menší a ľahší objekt, ktorý je vystavený tlaku rovnakej veľkosti. Ak kopnete do futbalovej lopty, bude sa hýbať oveľa viac, ako keby ste kopali bowlingovú loptu rovnakou silou.